人員定位系統一、行業背景隨著我國經濟體制改革不斷深入，現代化進程不斷加快，國家對煤礦平安日益重視，監管力度不斷加強，大中型煤礦和眾多鄉鎮小煤礦均已大量裝備了煤礦平安監控系統，有效遏制了重大瓦斯爆炸事故的發生。但是，缺乏對井下人員位置信息的監控，目前還普遍存在入井人員管理困難，井上人員難以及時準確掌握井下人員的分布和作業情況，一旦發生事故，搶險救災、平安救護的效率低，特別是事故發生后對礦井人員的搶救缺乏可靠的位置信息，嚴重地制約了搶險救災的效率，失去最珍貴地搶救時機。平安生產的核心是人的平安。因此，煤礦對利用相應的礦井人員跟蹤定位設備，全天候對煤礦入井人員進行實時自動跟蹤和考勤，隨時掌握每個員工在井下的位置及活動軌跡、全礦井下人員的位置分布情況等需求迫切。井下人員位置監測與管理系統是集井下人員考勤、跟蹤定位、災后急救、日常管理等于一體的綜合性應用系統。這一科技成果的實現，將為煤炭企業的平安生產和日常管理上臺階，為事故急救帶來可靠指揮依據。二、現有人員定位系統存在的問題目前井下人員的跟蹤，根本上采用的是RFID。這種方法是在在礦井井口處，或其它井下一些關鍵通道口，使用射頻卡〔RFID〕讀取的方法對下井人員進行記錄跟蹤的方法。這種方法存在如下幾個問題：〔1〕標識卡有效工作時間短從煤礦人員定位開展情況看，有源標識卡取代無源標識卡已經是不爭的事實，為解決標識卡的供電問題，出現了燈卡合一的標識卡，嚴格地講這樣做是要破壞礦燈的防爆性能的。因此，開發低功耗、高效率的標識卡技術是當前人員定位系統開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射頻卡這種系統讀卡速度十分有限，不能處理多人同時快速通過讀卡系統的情況〔例如乘車下井、多人一超行走〕，此時，系統往往會出現漏讀；提高系統在高速、大流量下識別的準確性是人員定位系統面臨的一個難題。〔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，急需開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，信息傳輸速率低早期人員定位系統信息傳輸的方向都是由標識卡到主站方向的，作為保證礦工平安的系統確沒有方法向井下發送信息，使該類系統所能發揮的作用大打折扣。人員定位系統信息傳輸數據較低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，與平安監控系統，生產調度系統、采礦、地測等系統信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系統的決策支持能幾乎沒有。現有的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II蹤O三、系統介紹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術ZigBee，定位專利技術及煤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〔手機通信、瓦斯等實際數據傳輸、無線視頻監控〕。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，按照煤礦的實際情況提供考勤功能，從而，在事故發生前，平安生產監控中心，可以隨時掌握井下不同位置的各種平安生產的要素。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。1、系統功能〔1〕實現井下坑道作業面工作人員的精確定位，及時準確的提供井下人員的數量、位置、分布情況和每個人員任意時刻所在的位置及各時間段的活動軌跡，為事故處理和救援工作提供可靠的數據依據，保證搶險救災和平安救護工作的高效運作。〔2〕提供直觀的巷道圖，可隨時方便的觀察井下人員的分布情況和系統設備的工作狀態。同時，以簡便快速的數據處理和查詢手段提高協助救援工作的效率。〔3〕礦井移動目標實時監視和屏幕顯示：系統程序通過監控機屏幕顯示巷道和通信分站示意圖，顯示通信分站周圍移動目標的相關信息。?顯示各通信分站在巷道內的分布情況以及各通信分站的狀態；?顯示大巷內各人員編號及其當前所在位置；?顯示各作業面人員分布表；〔4〕實現各部門工作人員考勤功能，能夠出具各部門及個人的各種綜合、明細考勤報表，為管理層對生產部門及個人的工作考核提供依據。〔5〕實現井下定點考勤功能，可以幫助監督特殊部門工作人員是否在規定時間到規定地點工作，以到達強化井下作業管理的目的。〔6〕信息存儲和歷史數據回放：系統具有數據存儲和回放功能。系統可存儲1周人員分布情況。調度員可隨時回放這該時間段內任一時段的人員分布情況，以便為事故分析提供依據。〔7〕突發情況報警功能，井下人員遇到突發情況〔如火災、瓦斯爆炸、冒頂、透水等〕可通過礦用本安型定位卡上的報警按鈕進行報警。〔8〕發出報警信息功能，井上人員一旦知道有險情發生，可立即通知井下所有人員〔只要他們都帶有定位儀〔識別卡〕，為逃生提供珍貴時間。〔9〕異常數據自動報警功能，如限制區域和下井時間超長報警。〔10〕人機對話：用人機對話方式調用各種菜單，并按菜單和輸入提示選擇功能。〔11〕自診斷：檢測網絡上的通信分站工作是否正常。〔12〕打印：可根據要求打印歷史記錄。2、系統特點〔1〕基于GIS技術的地理信息顯示、查詢系統〔2〕井下大范圍覆蓋〔3〕定位精度高、誤碼率低〔4〕符合AQ6210-2022標準〔5〕主機互為備份可靠性高〔6〕光纖與無線綜合布局、光纖環網提供了高可靠系〔7〕經驗有光以太網接口，便于連網〔8〕全本安設備〔與隔爆型設備相比具有本質上的優勢〕，斷電情況下可持續工作兩小時以上。3、系統工作原理首先在井下需要進行人員跟蹤的區域和巷道中根據現場具體需要放置一定數量的礦用本安型分站/基站〔此分站為多功能通信分站，同屬于礦用人員定位系統和礦用無線通信系統。該分站具有通信基站和網絡交換機的雙重功能，使礦山井下不再使用交換機和中繼器，同時線路的布設中也大量減少了光纜的使用〕。典型情況下每隔500米放一臺分站，可保證網絡覆蓋范圍內的人員精確定位和手機移動通話。在條件好的巷道內，其無線通信距離大于1千米，此時可把兩分站的距離拉大，而在條件十分惡劣的地區，可適當縮短分站之間的距離，使兩分站的通信距離與通信狀況調整到最正確狀態。然后為需要進行人員跟蹤定位的下井人員佩帶一個礦用本安型定位卡，當井下人員進入井下以后，只要在井下網絡覆蓋范圍內，在任何時刻任意一點，分站都可以感應到信號，并上傳到信息工作站，經過軟件處理，得出各具體信息〔如：是誰，在哪個位置，具體時間〕，同時可把它動態顯示〔實時〕在監控中心的大屏幕或電腦上，并作好備份。井上人員可隨時了解井下人員的狀態。一旦井下發生突發情況，井下人員可通過所攜帶的定位儀〔識別卡〕發出警報。井下人員只要按定位儀上的報警按鈕即可發出報警。在井上監控室的動態顯示界面