王一紓

摘要：井下人員定位系統(tǒng)是煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”之一。文章闡述了國內(nèi)煤礦人員定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀;分析了RFID技術、Zigbee技術、CAN（ControllerAreaNetwork）總線、GIS技術、WiFi技術和RSSI方法在煤礦人員定位系統(tǒng)中常用技術的工作特性及應用情況本文介紹兩種：KJ90礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)和KJ260型煤礦人員定位系統(tǒng)。

關鍵詞：煤礦;人員定位系統(tǒng);現(xiàn)狀;發(fā)展

近年來我國煤礦事故攀升趨勢嚴重，煤礦安全狀況令人擔憂。目前，煤礦安全普遍存在著以下隱患：井上管理人員不能及時與井下工作人員進行即時通信，不能實時掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，難以進行人員的精確定位。因此，準確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，保證搶險救災、安全救護的高效運作，實現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化，如何解決煤礦井下人員精確、簡單、實用的定位系統(tǒng)已成為礦的救護亟待解決的課題之一。

1 煤礦人員定位主流技術

1.1RFID技術

射頻識別（RadioFrequencyIdentification，簡稱RFID）技術自20世紀80年代提出以來，得到了迅速的發(fā)展，是目前應用領域最為廣泛的技術之一，在身份識別、物流管理、生產(chǎn)統(tǒng)計、產(chǎn)品核心部件跟蹤等領域有著廣泛的應用。RFID技術是自動識別技術而且它的自動識別技術是不接觸性的，它的技術核心是計算機網(wǎng)絡、無線電和大規(guī)模集成電路。RFID技術組成的系統(tǒng)十分龐大，主要的組成部分有電子標簽、閱讀器、應用接口和通訊網(wǎng)絡。能量與數(shù)據(jù)之間的傳遞主要是通過空間的傳遞，而在空間傳遞中起主要作用的就是電子基于RFID的人員定位系統(tǒng)一共經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，分別為無源射頻近距離識別階段、有源微波遠距離識別階段、雙向識別通信階段。目前，在市場中占有一席之地的有30多種。雖然它們在設計上、性能中都存在某些不足，但在促進煤礦安全生產(chǎn)，保障井下作業(yè)人員生命安全等方面發(fā)揮的重要作用。

1.2ZigBee技術

Zigbee技術是一種傳輸速率低、功耗低、成本低、網(wǎng)絡容量大、時延短、安全、有效范圍小、工作頻段靈活的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制和遠程控標簽與閱讀器之間建立的耦合通道。制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。完整的ZigBee體系結構基于ZigBee的人員定位系統(tǒng)，是一個無線的定位系統(tǒng)。組成這個系統(tǒng)的是大量的不可計算的ZigBee無線傳感器，ZigBee無線傳感器形成網(wǎng)狀拓撲結構最終來形成復雜的基于ZigBee的煤礦井下人員定位系統(tǒng)?；赯igBee的無線定位模塊分為兩類：一類為ZigBee模塊，還有一類為移動定位模塊。它們兩者之間的區(qū)別就是：ZigBee模塊中的錨節(jié)點的位置是已知的，并且是不可變的;而移動定位模塊，是由一些器件組成，由井下人員佩戴在身上，是可移動的。

1.3CAN技術

CAN（ControllerAreaNetwork）總線，又稱控制器局域網(wǎng)。最初應用在80年代末的汽車工業(yè)里，后來是Boseh公司進行改進，推出在現(xiàn)代汽車技術中使用。它具有速率高、抗電磁干擾性強、可靠性高、設計靈活、價格低廉等特點，而且能夠檢測到產(chǎn)生的任何錯誤?，F(xiàn)已廣泛應用于生產(chǎn)和生活的眾多領域。

1.4GIS技術

GIS（GeographicInformationSystem，即地理信息系統(tǒng)）是用于獲取、存儲、查詢、綜合、處理、分析和顯示與地球表面位置有關數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。在礦井的救護系統(tǒng)中將運用到GIS技術，能夠實時監(jiān)控到井下人員的信息、及時定位井下人員，對礦井救護有著十分重要的現(xiàn)實意義。

1.5RSSI方法

因為RSSI的定位方法不需要額外的硬件設備，實現(xiàn)簡單，經(jīng)濟適用，所有測距方法中，RSSI定位方法是最基本的測距方法。由于采煤工藝不同，在國外一些礦井應用較好，但是在國內(nèi)應用并不好。

1.6WiFi技術

WiFi，全拼為WirelessFidelity。是無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N。WiFi也是IEEE所定義的無線通信標準IEEE802.11。無線局域網(wǎng)抓住有線局域網(wǎng)的某些不足，進行改進。加一些無線通訊設備，無線局域網(wǎng)在有線局域網(wǎng)的基礎上使通信得以實現(xiàn)。

2應用較多的人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)主要有：KJ90、KJ133、KJ222、KJ260等。各個煤礦根據(jù)自身的經(jīng)濟條件、煤礦地質條件進行選擇。

2.1KJ90礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)

系統(tǒng)是基于RFID技術、通訊技術和計算機軟件技術為一體的應用系統(tǒng)，并采用雙頻點長短波頻率來完成通信。該系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成，硬件系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主機、KFD-3型人員跟蹤定位分站及配套的發(fā)射天線和接收天線、人員標志卡、數(shù)據(jù)傳輸接口、礦用阻燃電纜及接線盒組成。軟件系統(tǒng)包括應用軟件和嵌入式軟件兩部分，這兩部分軟件共同完成和支撐著信息采集、識別、加工、顯示、存儲及傳輸?shù)墓ぷ?。KJ90礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)相對于其他系統(tǒng)而言，具有的特點為：作用距離遠、穿透信號能力高、保密性高、適應環(huán)境能力強、便于網(wǎng)絡連接等優(yōu)點。但是該系統(tǒng)在井下無線傳輸距離短，僅能夠對人員是否出現(xiàn)在井下某一范圍內(nèi)進行確認，而不能做到精確定位。在井下如果采用間隔一段距離就布置一個接收器，可以滿足全覆蓋的要求。但是工作量太大，維護的成本過高，一般不予以采用。

2.2KJ260型煤礦人員定位系統(tǒng)

系統(tǒng)主要由地面計算機、傳輸接口及防雷保安器、考勤管理分站、基站電源、信號中繼器、身份識別卡、傳輸電纜等組成。下井員工隨身攜帶身份識別卡，員工的數(shù)據(jù)是由考勤管理分站存入考勤管理分站數(shù)據(jù)庫。分站數(shù)據(jù)庫再將信息傳至地面計算機。地面計算機利用軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理，得到實時數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)提供有利保證。KJ260型煤礦人員定位系統(tǒng)具有智能跟蹤考勤、實時通話、報警提示、信息共享等優(yōu)點。

3發(fā)展趨勢

因為煤礦企業(yè)開采的特殊性，有線無線通信技術受到了限制，相反RSSI技術等一批具有優(yōu)勢性的無線通信技術在國外的煤礦行業(yè)得到了較為廣泛的應用，并且效果相當不錯。相對于國外煤礦條件，中國煤礦行業(yè)的地質條件復雜，井下空間狹小等一系列特點，導致信號衰減速度快，不能準確傳輸數(shù)據(jù)。

4結束語

隨著人們對煤礦井下安全生產(chǎn)重視程度的加深和國家相關政策規(guī)范的不斷完善，煤礦井下人員定位技術也在不斷地發(fā)展。越來越多的新型技術也在不斷地涌現(xiàn)并運用到實現(xiàn)井下人員的實時定位上來。隨著技術的不斷成熟穩(wěn)定，人員定位安全系統(tǒng)的現(xiàn)狀必將會得到更大的改變和完善。

參考文獻：

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（作者單位：遼源礦業(yè)集團西安煤業(yè)公司）