摘要：

隨著國家對(duì)煤礦安全的重視與監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作，同時(shí)如何改變目前煤礦企業(yè)對(duì)井下人員落后的管理模式，實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化與信息化已成為所有煤礦企業(yè)關(guān)心的課題。

關(guān)鍵詞：井下人員定位、雙機(jī)熱備、傳輸平臺(tái)、人員標(biāo)識(shí)卡

中圖分類號(hào)： TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2011)03(c)-0000-00

1前言

近年來，為進(jìn)一步整頓煤礦安全生產(chǎn)，國家不斷加大安全監(jiān)管力度，要求各級(jí)安全監(jiān)管部門要不間斷監(jiān)測各礦井的安全狀況，消除安全隱患，避免煤礦安全事故的發(fā)生。為此，煤礦企業(yè)積極響應(yīng)國家的相關(guān)政策，采取各種措施，不斷提高安全管理水平和技術(shù)手段，紛紛建設(shè)相關(guān)的配套項(xiàng)目。其中，井下人員定位系統(tǒng)，由于能夠提供井下準(zhǔn)確的人員數(shù)量和精確位置，已逐步在煤炭行業(yè)中得到了越來越多的應(yīng)用，為安全管理、災(zāi)害預(yù)防以及事故救助等提供了可靠的保障基礎(chǔ)。

2系統(tǒng)概述

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，作業(yè)人員流動(dòng)性大，一旦發(fā)生事故，就無法確切知道他們所處的位置，給救災(zāi)工作帶來極大的困難。井下人員定位系統(tǒng)功能就在于：讓我們能借助它實(shí)時(shí)了解井下人員及機(jī)車的流動(dòng)情況、了解當(dāng)前井下人員的準(zhǔn)確數(shù)量及分布情況，查詢?nèi)我恢付ㄏ戮藛T當(dāng)前或指定時(shí)刻所處的區(qū)域，查詢?nèi)我恢付ㄈ藛T本日或指定日期的活動(dòng)蹤跡。另外，作為下井人員考勤系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)與考核下井人員的出勤情況，可以對(duì)任一日期或指定日期段、任一指定月份，對(duì)下井人員進(jìn)行下井次數(shù)、下井時(shí)間、下井班次等進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生人員考勤的日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表，便于考核，并能打印相關(guān)報(bào)表?？捎脕硪?guī)范人員的活動(dòng)，防止缺崗、串崗、遲到和早退，提高礦井生產(chǎn)效率，有效防止只考勤不下井或下井不考勤的情況，確?？记诮y(tǒng)計(jì)數(shù)量與井下作業(yè)人員的數(shù)量完全一致。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，救援人員也可根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率。

井下人員定位系統(tǒng)是以井下移動(dòng)人員和移動(dòng)設(shè)備為監(jiān)測對(duì)象，主要由地面調(diào)度中心、數(shù)據(jù)傳輸通道、無線數(shù)據(jù)監(jiān)測分站、無線編碼發(fā)射器、報(bào)警裝置和電源等設(shè)備組成。其中，無線編碼發(fā)射器代表目標(biāo)特定身份的編碼信號(hào)，由數(shù)據(jù)監(jiān)測分站接收、處理后，通過傳輸通道傳至地面調(diào)度中心。地面調(diào)度中心對(duì)接收到的包括時(shí)間信息、位置信息和目標(biāo)特征碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成可供用戶隨時(shí)查詢的多種應(yīng)用文件或圖表，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下人員和運(yùn)輸車輛位置進(jìn)行監(jiān)測等功能，具備了多種報(bào)警方式，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段將國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)、集團(tuán)、礦區(qū)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了信息共享。

3系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)：

1、地面調(diào)度中心：

地面調(diào)度中心是對(duì)監(jiān)測分站的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過文字、圖形、圖像等形式，真實(shí)表現(xiàn)井下作業(yè)人員的當(dāng)前狀態(tài)和告警信息，并且根據(jù)要求，保存歷史資料和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

一個(gè)完善的地面調(diào)度中心主要是由數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器、短信服務(wù)器、實(shí)時(shí)操作終端、打印機(jī)以及聲光告警模塊等組成。

當(dāng)?shù)孛嬲{(diào)度中心得到監(jiān)控信息和數(shù)據(jù)時(shí)，將向數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)不同事務(wù)按照編制的軟件進(jìn)行處理，當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器需要某些數(shù)據(jù)或要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作時(shí)，就會(huì)向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，這時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器響應(yīng)，提供所需數(shù)據(jù)或完成請(qǐng)求操作，應(yīng)用服務(wù)器得到響應(yīng)完成處理向請(qǐng)求方發(fā)出響應(yīng)，完成整個(gè)過程的處理。在這些處理過程中，數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器可以將被監(jiān)控對(duì)象信息、狀態(tài)實(shí)時(shí)展示在顯示終端上，根據(jù)告警級(jí)別進(jìn)行聲光告警，并且還可以根據(jù)不同事務(wù)向短信服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，通過手機(jī)短信向相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)出有關(guān)信息，即使人在外地也可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問WEB服務(wù)器，在權(quán)限范圍內(nèi)查詢被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)和信息，另外，地面調(diào)度中心可進(jìn)行豐富的業(yè)務(wù)管理，分析和統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為高層管理人員提供決策依據(jù)，對(duì)不同管理員可設(shè)置不同的操作權(quán)限并在其使用過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，

2、井下部分：

以人員定位分站、動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器、人員標(biāo)識(shí)卡、礦用電源箱、礦用數(shù)據(jù)傳輸光端機(jī)等作為井下人員信息無線檢測處理的基本單元。在井下主巷道、分支巷道和監(jiān)測點(diǎn)等區(qū)域采用人員定位分站+礦用本安電源+動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器+礦用數(shù)據(jù)傳輸光端機(jī)的連接方式，與礦井工業(yè)以太網(wǎng)的交換機(jī)相連接，組網(wǎng)靈活、方便，同時(shí)可與礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。

3、傳輸平臺(tái)：

煤礦井下人員定位系統(tǒng)是以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)（GEPON網(wǎng)）作為信息傳輸平臺(tái)。各監(jiān)測分站采用標(biāo)準(zhǔn)485通信方式，在井下建成環(huán)網(wǎng)以后，可直接通過GEPON環(huán)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)與信息。

GEPON（Gigabit Ethernet Passive Optical Network）是千兆無源光纖網(wǎng)絡(luò)，采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式、基于高速以太網(wǎng)平臺(tái)和 TDM時(shí)分 MAC媒體訪問控制方式，并能提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。其主要特點(diǎn)是成本低，帶寬可動(dòng)態(tài)分配，系統(tǒng)穩(wěn)定，易于安裝維護(hù)，故障率低，組網(wǎng)靈活，易于擴(kuò)展， 適合于綜合傳輸視頻、數(shù)據(jù)、語音等信息。

主要技術(shù)參數(shù)

主干網(wǎng)絡(luò)通信速率：1000Mbps；

主干網(wǎng)絡(luò)傳輸距離：15km；

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)：單臺(tái)OLT支持4個(gè)環(huán)網(wǎng)，40個(gè)節(jié)點(diǎn)；

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信速率：10-100Mbps可調(diào)；

線路冗余切換時(shí)間：小于100mS。

4、數(shù)據(jù)庫備份：

對(duì)于井下人員定位系統(tǒng)的軟件部分來說數(shù)據(jù)庫是十分重要的，一旦數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題造成數(shù)據(jù)丟失，將使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，無法運(yùn)行。目前，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中安裝的數(shù)據(jù)庫，一般采用Sql Server 或Oracle等大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。完備的數(shù)據(jù)庫備份策略，對(duì)于發(fā)生自然災(zāi)害（如：火災(zāi)、水災(zāi)等）、病毒攻擊、人為操作失誤等造成的系統(tǒng)癱瘓，可以通過備份的數(shù)據(jù)迅速還原數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。

數(shù)據(jù)庫備份一般采取本機(jī)備份和異地備份，即在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)備份，然后再將備份好的文件定期自動(dòng)拷貝到其它地方的某一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，這樣，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的備份策略將是十分完善和可靠的。

4井下人員定位系統(tǒng)遵循的基本設(shè)計(jì)原則：

4.1先進(jìn)性、成熟性

使用先進(jìn)、成熟、實(shí)用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來的發(fā)展。

4.2可靠性、安全性

實(shí)時(shí)監(jiān)控的不間斷性，決定了在設(shè)計(jì)中必須考慮提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，因此，系統(tǒng)在硬件選型、線路、支撐環(huán)境及結(jié)構(gòu)上都選用了高質(zhì)量的材料，并采用了先進(jìn)的防火墻技術(shù)，以確保安裝的監(jiān)控主機(jī)、分站、接收器、發(fā)射器與布線系統(tǒng)，能適應(yīng)煤礦井下高溫、高濕、瓦斯等嚴(yán)格的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)定。

4.3易操作性

以易于使用的圖形人機(jī)界面功能，為信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等提供了有效的工具。

4.4實(shí)時(shí)性

分站接收的信息和監(jiān)控主機(jī)顯示都能快速反映，充分滿足實(shí)時(shí)性的需求。

4.5完整性

提供與各種外界系統(tǒng)通信的功能，確保信息的完整性并充分利用在整體系統(tǒng)的運(yùn)作上。

4.6互聯(lián)性和擴(kuò)展性

充分考慮將來需求的空間，所提供的系統(tǒng)平臺(tái)與技術(shù)充分配合，滿足未來功能及擴(kuò)充項(xiàng)目的需求，以避免將來重復(fù)的投資。標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想貫徹始終，奠定了系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。

5煤礦井下人員定位系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能

5.1 報(bào)警功能：

對(duì)于指定的禁區(qū)，如果有人員進(jìn)入，實(shí)時(shí)報(bào)警，并將報(bào)警信息以語音提示、彈出窗口等方式顯示，并顯示進(jìn)入禁區(qū)的人員信息，對(duì)于井下礦工的求救報(bào)警，除了以上提示外，在采掘平面圖或巷道布置平面圖上能切換到求救人員的位置，并且閃爍；通過設(shè)定相應(yīng)工種的下井時(shí)間，對(duì)超過時(shí)間的人員發(fā)出報(bào)警，并調(diào)出相關(guān)人員的信息。

5.2 人員軌跡和信息查詢功能：

可查詢當(dāng)前井下人員的數(shù)量及分布情況。查找任一指定井下人員在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的活動(dòng)軌跡，并在圖中畫出實(shí)際的行走軌跡；選定某一區(qū)域，可獲得當(dāng)前該區(qū)域的人員信息，選定某一無線讀卡器，可獲得經(jīng)過無線讀卡器的人員信息和時(shí)間，以及所在區(qū)隊(duì)班組、主要工作地點(diǎn)、每月下井次數(shù)、下井時(shí)間、每天下井情況等信息。

5.3 豐富的地圖功能：

具有放大、縮小、移動(dòng)、標(biāo)尺測距、視野控制、中心移動(dòng)、圖層控制、地圖打印等功能。具有矢量圖管理功能，能夠?qū)こ虉D進(jìn)行矢量化和矢量圖屬性編輯功能，具有放大、縮小和移動(dòng)功能，并能在矢量圖上定位并顯示人員的準(zhǔn)確位置和基本信息(姓名、性別、年齡、單位、職務(wù)、通訊電話…)。能對(duì)入井人員信息按照工作單位、職務(wù)、工種等情況進(jìn)行分類檢索和報(bào)表打印輸出。

5.4 緊急求救功能：

發(fā)生緊急事件時(shí)，通過礦工配帶的無線編碼器可主動(dòng)發(fā)出求救信號(hào)，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)緊急情況，同時(shí)系統(tǒng)提供最佳逃生路線，最大程度上保證救援工作的及時(shí)性。

5.5 人員搜救功能：

遇到災(zāi)變等嚴(yán)重情況時(shí)，首先利用監(jiān)測中心站最新的位置信息發(fā)現(xiàn)遇險(xiǎn)人員的大致地點(diǎn)，然后利用手持的無線搜救儀去尋找定位卡，精確的尋找遇險(xiǎn)人員位置。這樣極大的方便了人員搜救，使遇險(xiǎn)人員能夠得到及時(shí)救助。

5.6 完善的考勤功能：

可與地面考勤系統(tǒng)互聯(lián)，用來規(guī)范人員的活動(dòng)，防止缺崗、串崗、遲到和早退，在實(shí)際運(yùn)用中，提高了礦井生產(chǎn)效率，有效防止了只考勤不下井的情況，能分類統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生考勤日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表，便于考核，并能導(dǎo)出多種格式的報(bào)表數(shù)據(jù)，方便存儲(chǔ)歸檔，確保了井下作業(yè)人員的出勤率。

6煤礦井下人員定位系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

1、設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、無阻礙通過：

能對(duì)煤礦巷道遠(yuǎn)距離移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行非接觸式信息采集，識(shí)別無盲區(qū)、信號(hào)穿透力強(qiáng)、安全保密性能高、對(duì)人體無電磁污染、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多人，通行方式無限制，允許多人“成群接隊(duì)\"、“成組成群”通過，通過時(shí)不用作任何操作，無阻礙通過，不影響井下人員的正常通行和正常作業(yè)；

2、結(jié)構(gòu)簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)、維護(hù)方便：

系統(tǒng)采用四級(jí)模式，專用動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器可根據(jù)用戶需求靈活配置，并可隨開拓進(jìn)度隨時(shí)擴(kuò)容，配置分站及動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器越多定位區(qū)域越多，人員定位的位置越準(zhǔn)確；設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)管理、維護(hù)方便；

3、設(shè)備可復(fù)用，減少投資：

人員定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以和原有的安全監(jiān)測系統(tǒng)共網(wǎng)復(fù)用，減少用戶投資；也可以在人員定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中加各種類型的傳感器，構(gòu)成多功能的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。

7結(jié)束語

近幾年，通過對(duì)井下人員定位系統(tǒng)在煤炭行業(yè)的不斷推廣與應(yīng)用，使我們充分認(rèn)識(shí)到人員定位系統(tǒng)在煤礦應(yīng)用中的重要性，該系統(tǒng)通過多硬件集成，特定軟件輔助，組成了一個(gè)功能強(qiáng)大又結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求的管理平臺(tái)，提高了礦井安全管理水平和工作效率，實(shí)現(xiàn)了資源共享，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性，為礦井的搶險(xiǎn)救災(zāi)與安全救護(hù)，提供了可靠的數(shù)據(jù)信息。事實(shí)證明，煤礦井下人員定位系統(tǒng)是當(dāng)今煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的充要條件，屬于安全生產(chǎn)管理重要的組成部分。

參考文獻(xiàn)：

煤炭科學(xué)研究總院常州自動(dòng)化研究院 《工礦自動(dòng)化 》2010年第4期 祁南煤礦人員安全監(jiān)測系統(tǒng)的改造 汪彥峰