1、井下人員定位系統在三山島金礦的應用李闊，姜鵬，尹貽輝 山東黃金礦業（萊州）有限公司三山島金礦，萊州，261442摘要：井下人員定位系統旨在加強礦山安全生產，通過對礦工出入井管理以及井下工作位置的精確檢測，該系統達到對井下實時員工的實時軌跡的動態顯示以及對于員工的考勤管理，對于突發緊急狀況可以起到很好的預防以及危害緊急救援工作。關鍵詞：人員定位 ZigBee 礦山安全 一、引言三山島金礦是日處理礦量過萬噸的大型礦山，礦山的工作大多集中在井下，井下的安全作業尤其是人員安全就顯得尤為重要。伴隨著井下巷道的不斷向四周延伸，巷道縱橫交錯，人流車流量也日益增大，而井下的通訊情況又跟不上機械化程度的發展，而

2、已如何更全面的在地面指揮和控制井下人員的動態就成了一個比較重要的工作重點。只有實時的了解井下人員的流動情況并加以跟蹤才能在井下發生事故時在最短時間內報警并作出應急處理。通過對現場的人員狀況（包括人員數量和地理位置）的判斷為救援工作提供依據，從而能夠在第一時間趕到現場，減少事故的傷亡率，提高搶險救災的效率。井下人員定位系統的開發與應用正解決了這一難題。二、人員定位系統在礦山應用的現狀 目前各大礦山井下基本上采用的是基于RFID的人員跟蹤系統?，F有的RFID射頻讀寫系統（包括SuperRFID），很難實現井下人員的區域定位和井下人員的考勤，從使用的技術上不能實現真正意義上的井下人員定位跟蹤。它存在

3、幾個弊端： （1）人員定位卡有效工作時間短。 如何開發低功耗、利用高效率的標識卡技術是系統發展中需要解決的一個問題 。 （2）在高速條件下定位人員漏檢率較高。 （3）定位精度低。由于井下無線電傳播信道的復雜性和非線性，急需發展此種情況下的精確定位技術。 （4）標識卡價格昂貴、讀卡器價格昂貴 （5）單向信息傳輸，信息傳輸速率低。嚴重影響了系統的實時性。 （6）功能單一傳統意義上的人員定位系統主要功能為人員位置跟蹤、考勤等，功能單一。三、基于無線網絡傳輸技術ZigBee的人員定位系統的應用礦用人員定位系統利用世界最新的無線射頻技術、數據處理技術、數據通訊技術和地理信息系統，結合最新的無線網絡傳輸技

4、術ZigBee，定位專利技術及礦井下通信基站專利技術，在國內外首次以經濟實用的方法，真正實現了井下人員的精確定位和其他各業務的需要。可提供豐富的數據、圖形信息，能從地面實時監測井下人員、設備當前位置、行走路徑，統計井下人員數量和分布情況，按照實際情況提供考勤功能，從而，在事故發生前，安全生產監控中心，可以隨時掌握井下不同位置的各種安全生產的要素，從而采取積極有效的預防措施；事故發生后，可快速檢索事故發生當時，甚至事故發生后相當一段時間內，井下工作人員的具體分布位置，從而制定出及時有效的搶救措施，并實施有效的現場搶救指揮。三山島金礦本次采用的系統正是基于無線網絡傳輸技術ZigBee的人員定位系統

5、。其分布圖如圖1所示，控制中心位于三山島金礦科技信息部調度中心，由主服務器和主機以及液晶組合大屏構成。下設西山礦區跟新立礦區兩個分支節點，同樣包括服務器跟配套液晶屏，用以就地顯示當前所在礦區下井人員情況。圖1 三山島島金礦人員定位系統圖 如圖所示，部署定位基站13臺，分別部署在副井井口、主混合井、措施井口、主斜坡道口、北斜坡道口、副井各中段碼頭門。在副井井口和主斜坡道口設有大屏幕顯示設備，實時顯示全礦井下人員的位置信息，信息內容可以按照所屬單位或者分布地點兩種方式進行分類顯示。在副井井口設置無線中心節點，混合井井口采集數據方式采用無線通訊方式與副井井口連接，措施井井口數據用無線通訊方式與副井口

6、連接，然后將新立礦區數據通過工業環網傳輸到礦指揮中心。斜坡道口與北翼斜坡道口數據采用直接接入工業環網方式同樣傳輸到礦指揮中心，實現指揮中心的統一調度功能。定位基站作用就是當有佩戴定位卡的員工經過此基站時將此人員的信息通過光纜傳輸的新立礦區的服務器，然后再通過工業環網傳輸到礦調度大廳，這樣只要人員經過基站就會將其位置通過軟件處理標注出來，形成一個人員實時位置動態圖。以副井定位系統為例，副井井口以及井下八個中段，分別安裝了讀卡分站和位置標簽，無線位置標簽安裝在人員進出位置，井口和各中段碼頭門，通過無線通訊技術ZigBee與讀卡分站連接。位置標簽采用電池供電模式，一次電池可以保證運行兩年以上。當位置

7、標簽采集的人員數據后，經過打包處理發送給讀卡分站，分站通過搭建好的光纖環網將數據傳輸到上位機進行處理并展現。系統為了跟定位基站配對，專門配備了專門的身份卡，身份卡采用了IP68高等級防護標準，醫用高強度耐磨材料制作，體積小重量輕（30g一下）便于攜帶。身份卡供電采用可更換電池供電，一次電池壽命在兩年以上，并且當身份卡電量不足時可以發送低電壓報警數據到上位機，提醒用戶及時更換電池保證設備的正常工作。同時每個人的定位卡上有一個緊急呼叫按鈕，如果遇到突發情況只要長按5秒以上就可以第一時間將情況發送到距離最近的一個基站，然后傳輸到礦調度，調度大廳根據具體情況部署緊急應對措施。為了防止出現短時間電力供應

8、突發停止情況的發生，系統在上位機實現備用電源監控，當現場設備出現停電時，制動啟動UPS供電，可以保證設備6小時以上時間的不間斷供電，并且可以在上位機實時查看備用電源狀態，用戶可以準確的掌握井下設備的供電情況，當出現緊急停電情況時，可以及時安排人員處理，從而保證了系統的高效運行。四、人員定位系統的具體應用效果本系統可以實時動態顯示井下的總人數，可以實時顯示井下人員的分布位置及人數，可以以平面三維圖形的形式實時顯示井下不同區域的人員分布，可以對井下人員信息（如單位、姓名、職務、年齡、卡號等）進行編輯管理，具有對井下人員潮濕報警顯示與統計功能，對定位基站具有設備自檢和故障診斷功能，對井下人員的歷史軌

9、跡能夠經行記錄與回放，通過對人員信息的統計匯總實現人員考勤功能，能夠實現下井人員月累計時間及班次的統計，同時系統預留了多個數據接口，支持用戶夸平臺WEB訪問，支持客戶及其他生產管理系統的數據訪問。目前為止，系統已投入生產使用接近一年，系統運行完好，很好的實現了預期的各項功能，相信隨著礦山的不斷發展，人員定位系統也會不斷開創新的局面。參考文獻：1 .李文江，陳宇，劉曉平，王軍；基于ZigBee技術的煤礦井下人員定位系統設計J；成都大學學報(自然科學版)；2008年04期.82-83.2. 孫仁鋒；幾種井下人員定位系統的對比分析J；礦山機械；2008年14期 3 孫繼平；煤礦井下人員位置監測技術與系統J；煤炭科學技術；2010年11期.17-18.4 許艷紅；淺析RFID技術及其應用J；河北北方