井下人员定位系统的设计与实施

彭怡

【摘要】论述了井下人员定位系统的实施背景和系统原理，通过系统实施过程和功能的描述，分析了系统存在的问题，提出了相应的解决方法。

【关键词】井下人员定位;远距离射频识别技术;射频卡

Abstract：Discusses the underground personnel positioning system implementation background and system principle，through the system implementation process and the function description，analyzes the problems existing in the system，put forward corresponding settlement method.

Key Words：Underground personnel positioning;Long-range radio frequency identification technology;Radio frequency card

一、煤矿井下人员定位系统的提出：

煤矿井下生产过程复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响生产和人身安全，如何实现管理的现代化、信息化，准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。煤矿井下人员定位系统是以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化系统，系统的投入改变了目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。

二、系统原理

远距离射频识别技术是先进的第四代自动识别技术，近几年得到了迅速推广应用。它具有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料等特点，运用范围广。

煤矿井下人员定位系统是通过分布在井下各个区域的识别分站来识别员工携带的远距离识别卡（RFID）信息，通过读取到识别卡信息的各个分站地点和时间，来确定携卡人员的行走轨迹、停留地点。通过服务器实时数据处理，实现准确判定任意时刻能准确判定井下人员分布、人员行走轨迹、任意地点、任意人员的位置、井下人员状态异常报警等。

三、系统的实施

系统由服务器、磁盘阵列、工业交换机、控制分站、读卡分站、供电电源、人员识别卡、数据传输线缆/光缆、地面LED屏显示控制系统等组成。数据传输主干采用的是千兆光缆环网，保障数据的不间断传输。各控制分站接入工业环网，各分站间采用的是CAN总线数据电缆，井口建设安装全彩大屏，用于井上下人员信息显示及视频通报的播出。地面机房放置二台服务器热备份冗余。如图1所示。

在井下人员行进及工作地点，按照读卡器的有效识别距离设置读卡分站，读卡分站实时采集区域内的远距离识别卡（RFID）信息，系统根据井下基站进行人员实时位置数据获取，确定人员行走的时间、位置，以确定人员行走轨迹。可跟踪井下任意一个或多个人员的移动轨迹。

系统按周期对各个分站进行实时数据采集，数据经服务器实时分析汇总形成整体的定位信息，将人员的移动信息实时的显示在二维场景中，并且记录定位目标的移动时间轨迹等信息，用于下井人员信息的查询。通过人员管理面板，管理人员能够根据需要随时调用各个区域人员的状态及历史轨迹，实现井下人员的精确定位。通过应急交互通讯功能实现井上下紧急信息的传递。

四、系统功能

1.对工作面工作人员进行超时查询

该系统能及时发现超时作业人员，一旦超过规定时间，系统会自动报警，并显示该人员信息及所在位置，避免了井下人员疲劳工作，排出安全隐患。

2.安检人员，瓦斯检查工，巡回检查管理

对特殊人员，特殊工种能实现对其轨迹查询，查看当班人员是否按工作要求进行巡检，确保工作的有效性。

3.安全调度，救援呼叫管理

当个人或群体遇到紧急情况时，能发出求救信号，调度室能及时发现报警信号，并第一时间开展安全调度工作。

4.禁区报警

当限制区域有人员活动时，系统会第一时间报警，有助于煤矿领导层做出正确判断，对限制区域人员进行管理。

5.突发事故紧急救援管理

该系统的完成为矿山的安全生产提供了保障，当事故发生时，救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，在最短时间内找到事故地点及人员。及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。并查看人员具体信息。

五、存在问题及解决方案

1.标识卡有效工作时间短问题

射频卡（RFID）的电量问题是影响信号发送与接收的关键问题，由于采用纽扣电池，有效供电时间短，对读卡效果有一定影响。一方面，可研制方便直观的电量测试装置，员工入井前及时监测到弱电量情况，更换电池，保证射频卡（RFID）的正常工作。另一思路是研究灯卡合一的标识卡，既解决供电问题，又减轻携带者的负担。

2.同地点多携卡人情况下漏检问题

受射频卡读卡速度和显示周期限制，多人同区域存在时，如上下井口、车站等地点，易出现漏读且不易及时发现。在实施中多采用管理手段进行补充，如在人员汇聚点各出入点设置读卡器，通过软件甄别有效数据等。

3.携卡人快速通过时漏读（如乘车途中）问题

可在移动设备上设置相应分站，采用无线数据传输，既可解决漏读问题，又可实现车辆的动态管理。

4.井上下呼叫功能的完善

人员定位系统信息传输的方向是双向的，作为保证矿工安全的系统由井上向井下发送信息时，识别卡的表现现象仅仅是识别卡上的指示灯闪亮，信息指向不明确，且被呼叫的人员不易发现，应在识别卡上增加声音、振动等，以便方便井下被呼叫人员及时发现。

六、结论

综上所述，煤矿井下定位系统作为一个新生事物难免有其不完善和需要改进的方面，随着实施数据的积累和进一步的功能开发，煤矿井下定位系统在煤矿安全管理上的应用会为煤矿的安全生产带了巨大的社会效益和经济效益。

参考文献

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