鄧穎松

（福建省華廈能源設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350000）

1 概述

為抓好礦山安全，切實(shí)保護(hù)好煤礦員工的生命安全，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局（福建局）利用“福建煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”平臺(tái)，在線遠(yuǎn)程監(jiān)察執(zhí)法。通過(guò)對(duì)各類(lèi)異常報(bào)警數(shù)據(jù)分析并做出煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)研判，落實(shí)隱患整改［1］。煤礦人員定位系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性、實(shí)時(shí)性將對(duì)煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)起著決定性的作用。

2 安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)人員定位數(shù)據(jù)采集原理解析

數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)完全由本地人員系統(tǒng)廠家提取本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)生成，臨時(shí)存放在本地D 盤(pán)“EXCHANG”目錄下。平臺(tái)在本地安裝“GatherClient”采集服務(wù)，采集服務(wù)按文件生成的頻率將暫存在“EXCHANG”目錄下的文件取走。平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)層各模塊數(shù)據(jù)制定準(zhǔn)入規(guī)則，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析判定，部分準(zhǔn)入規(guī)則將在后文詳細(xì)說(shuō)明。符合規(guī)則的數(shù)據(jù)進(jìn)入到數(shù)據(jù)管理層，否則將被取消采集，取消采集的文件存放在本地“XML”文件目錄下。數(shù)據(jù)管理層的數(shù)據(jù)作為平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，平臺(tái)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范》（AQ 1029—2019）、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ 6201—2019）等規(guī)范及要求對(duì)數(shù)據(jù)做出判定，最后在安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)中顯示出來(lái)。

3 本地人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理與數(shù)據(jù)生成

3.1 數(shù)據(jù)采集原理

礦山人員隨身攜帶的識(shí)別卡進(jìn)入讀卡器相應(yīng)工作區(qū)域后，該人員編碼經(jīng)加密后即將信息發(fā)射出去；讀卡器接收到識(shí)別卡發(fā)來(lái)的無(wú)線信號(hào)，經(jīng)區(qū)域定位分站接收處理后，提取人員編碼相關(guān)信息，經(jīng)井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)傳送至人員定位主機(jī)，完成礦井人員自動(dòng)跟蹤與定位管理。硬件信息將由獲取環(huán)網(wǎng)相應(yīng)設(shè)備IP 后自定義生成。該定位系統(tǒng)還具有人員超時(shí)、區(qū)域超員、人員求救、考勤管理等功能。本地系統(tǒng)配置SQL SERVER 2008R2 數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)本地系統(tǒng)產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)生成

本地人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示全部基于本地SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)。由于安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)無(wú)法直接調(diào)取本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，所以系統(tǒng)廠家需按平臺(tái)要求重新編寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)生成程序，從數(shù)據(jù)庫(kù)中生成符合平臺(tái)采集格式及規(guī)則的數(shù)據(jù)。

本地人員定位系統(tǒng)是基于系統(tǒng)自己的規(guī)則生成數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)至SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)。安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)是基于本地生成且判定合格后的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)來(lái)源的角度來(lái)看，本地?cái)?shù)據(jù)一定是大于平臺(tái)歸集的數(shù)據(jù)，本地系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一旦被平臺(tái)判定為不規(guī)范數(shù)據(jù)，那本地端與平臺(tái)監(jiān)管端數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題便體現(xiàn)出來(lái)。煤礦人員定位系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)生成文件及生成頻率要求如表1。

表1 數(shù)據(jù)生成文件及頻率

4 數(shù)據(jù)有效性解析

4.1 生成時(shí)間的有效性

同類(lèi)相鄰的2 個(gè)文件生成時(shí)刻必須是以上表格中生成頻率的0.8 倍～1.5 倍之間。

4.2 生成格式的有效性

生成文件的文件格式必須是“.xml”的文件格式，時(shí)間格式必須是“yyyy-mm-dd hh∶mm∶ss”。

4.3 規(guī)則的有效性

（1）基站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)規(guī)則?；緦?shí)時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)的基站數(shù)量必須與基站基本信息數(shù)據(jù)內(nèi)基站的數(shù)量一致。

（2）井下作業(yè)人員實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)規(guī)則。①人員進(jìn)入下一基站時(shí)刻不應(yīng)早于前一基站時(shí)刻；②人員入井時(shí)刻不應(yīng)晚于數(shù)據(jù)文件生成時(shí)刻；③人員出井時(shí)刻不應(yīng)晚于數(shù)據(jù)文件生成時(shí)刻；④人員出井時(shí)刻不應(yīng)早于行進(jìn)軌跡最后基站讀取時(shí)刻。

（3）人員基本信息規(guī)則?！靶彰薄吧矸葑C”“職位”“職務(wù)”“工種”這5 個(gè)字段為必填項(xiàng)。

（4）區(qū)域基本信息規(guī)則。嚴(yán)格按照國(guó)家對(duì)煤礦井下單班作業(yè)人員限員規(guī)定。目前福建煤礦分2 個(gè)生產(chǎn)能力判定：①30 萬(wàn)t/a<生產(chǎn)能力≤60 萬(wàn)t/a 的礦井，單班人數(shù)應(yīng)≤100 人；②生產(chǎn)能力≤30 萬(wàn)t/a 的礦井，單班人數(shù)應(yīng)≤80 人。

5 不對(duì)稱(chēng)案例分析

5.1 案例1：出入井記錄不完整

2022 年3 月20 日—3 月22 日，池坪蘆坑卡號(hào)為5409 人員本地系統(tǒng)均有2 次出入井記錄，但預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)中前一次顯示未出井，后一次卻沒(méi)有出入井記錄。數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

分析數(shù)據(jù)生成記錄文件：調(diào)取2022 年3 月20 日本地生成程序數(shù)據(jù)查看，有一條完整的出入井記錄對(duì)應(yīng)時(shí)刻為2022-03-20 11∶51∶33—2022-03-20 12∶18∶40。同樣調(diào)取平臺(tái)數(shù)據(jù)查看卻只有一條入井記錄對(duì)應(yīng)時(shí)刻為2022-03-20 11∶51∶33--。由流程圖可知本地系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒(méi)有過(guò)多的限制規(guī)則判定，輸出的記錄完整。平臺(tái)添加了判定規(guī)則后，該數(shù)據(jù)通過(guò)了“基本信息判定”“入井時(shí)刻判定”，但沒(méi)有通過(guò)“出井時(shí)刻判定”。

根據(jù)判定規(guī)則對(duì)該出井?dāng)?shù)據(jù)分析：發(fā)現(xiàn)軌跡的生成邏輯產(chǎn)生了錯(cuò)亂，多生成一條軌跡。正常邏輯是最后進(jìn)入的讀卡器編號(hào)應(yīng)為001R01，時(shí)刻也應(yīng)為2022-03-20 12∶18∶40，而這個(gè)數(shù)據(jù)最后多生成了一條進(jìn)入讀卡器編號(hào)為006R02 的軌跡，該軌跡的時(shí)刻對(duì)應(yīng)為2022-03-20 12∶11∶47，這違反了規(guī)則有效性“人員進(jìn)入下一基站時(shí)刻不應(yīng)早于前一基站時(shí)刻”的這條規(guī)則。所以該條出井?dāng)?shù)據(jù)被取消采集，所以該人員在預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)沒(méi)有出井記錄。

3 月22 日卡號(hào)5409 本地明明有出入井記錄，預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)卻沒(méi)有記錄。調(diào)取本地生成數(shù)據(jù)查看，未發(fā)現(xiàn)卡號(hào)5409 的數(shù)據(jù)，但本地SQL SERVER 2008R2 數(shù)據(jù)庫(kù)中有出入井?dāng)?shù)據(jù)，基于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，所以本地系統(tǒng)有記錄。由于生成程序未將卡號(hào)5409 人員信息生成出來(lái)，因此該人員信息不存在，所以該人員當(dāng)天沒(méi)有出入井記錄。

進(jìn)一步分析生成程序漏生成記錄問(wèn)題，從本地系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以看出，入井時(shí)刻為17∶03∶27，出井時(shí)刻為17∶06∶44，時(shí)刻間隔3 min 17 s。查看生成程序發(fā)現(xiàn)，該程序設(shè)置的生成頻率規(guī)則也是5 min，但生成程序只生成在這個(gè)周期內(nèi)有入井時(shí)刻，未出井人員數(shù)據(jù)，在一個(gè)生成周期內(nèi)出入井人員數(shù)據(jù)被生成程序自動(dòng)忽略，所以造成了該人員在這個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失。

該案例是生成程序邏輯產(chǎn)生了問(wèn)題。建議修改生成程序邏輯，第一種情況將出井讀卡器讀取時(shí)刻作為人員軌跡最后時(shí)刻，不應(yīng)將前一個(gè)讀卡器讀取時(shí)刻添加到最后軌跡時(shí)刻。第二種情況需將一個(gè)采集周期內(nèi)的出入井?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中提取成出來(lái)，而不是忽略該數(shù)據(jù)。

5.2 案例2：出現(xiàn)一人多卡問(wèn)題

2021 年12 月29 日，東井田煤礦當(dāng)天有10 人同一時(shí)刻同時(shí)出井，國(guó)家礦山安全局（福建局）通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)察，質(zhì)疑存在一人多卡問(wèn)題，需礦方書(shū)面說(shuō)明情況。

分析數(shù)據(jù)生成記錄文件：分別調(diào)取2021 年12 月29 日平臺(tái)數(shù)據(jù)和本地?cái)?shù)據(jù)查看，對(duì)應(yīng)不同人員的入井時(shí)刻，均有生成完整的出入井記錄，說(shuō)明這些人員信息均通過(guò)了平臺(tái)判定規(guī)則。通過(guò)判定的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，平臺(tái)將對(duì)這些數(shù)據(jù)分析研判。一人多卡判定流程如圖2 所示。

圖2 一人多卡判定流程圖

依據(jù)判定流程，分析到這10 個(gè)人出井時(shí)刻均為2021-12-29 12∶11∶15，平臺(tái)判定疑似一人多卡。但從本地的查詢(xún)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，出井時(shí)刻并非一致，但為什么會(huì)生成一致的時(shí)刻呢？經(jīng)數(shù)據(jù)分析比對(duì)及查看生成程序發(fā)現(xiàn)，該組數(shù)據(jù)均為1 個(gè)采集周期（5 min）內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，各個(gè)人出井的時(shí)刻不同且相差在5 min 以?xún)?nèi)，數(shù)據(jù)文件生成時(shí)刻為2021-12-29 12∶11∶20。程序開(kāi)發(fā)人員為了滿(mǎn)足“人員出井時(shí)刻不應(yīng)晚于數(shù)據(jù)文件生成時(shí)刻”這個(gè)規(guī)則，將該時(shí)刻周期內(nèi)最后一個(gè)出井人員的出井時(shí)刻賦予了所有這周期內(nèi)出井的人員。為了滿(mǎn)足規(guī)則而賦予一個(gè)與實(shí)際不符的時(shí)刻，造成了預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)的誤判。

該案例是生成程序直接賦值出井時(shí)刻造成的。建議不可隨意修改原始數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)生成上多增加幾條相應(yīng)的判斷語(yǔ)句。

5.3 案例3：人員軌跡缺失

國(guó)家礦山安全監(jiān)察局（福建局）通過(guò)“福建煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”平臺(tái)，遠(yuǎn)程監(jiān)察中發(fā)現(xiàn)部分礦井人員軌跡存在缺失，其表現(xiàn)形式為人員在井下突然消失，無(wú)法獲取到人員實(shí)時(shí)信息。若軌跡缺失人員為帶班領(lǐng)導(dǎo)，則該時(shí)間段平臺(tái)顯示“空崗”。存在人員軌跡缺失的可能性如下3 點(diǎn)。

（1）礦井區(qū)域設(shè)置異常。根據(jù)福建省礦山特點(diǎn)，人員定位系統(tǒng)設(shè)定以下區(qū)域：重點(diǎn)區(qū)域、限制區(qū)域、井口區(qū)域等，若這幾個(gè)區(qū)域的關(guān)鍵詞無(wú)法被識(shí)別，生成程序會(huì)自動(dòng)歸集為其他區(qū)域。由于本地設(shè)置是幾個(gè)不同區(qū)域，但程序生成僅有1 個(gè)區(qū)域有2 種情況：①生成程序會(huì)把各區(qū)域限員人數(shù)累加，造成區(qū)域人員超限設(shè)置，違反了本文中區(qū)域基本信息規(guī)則，平臺(tái)按規(guī)則判定為無(wú)效數(shù)據(jù)、取消采集；②人員實(shí)際軌跡在區(qū)域間切換，生成數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯(cuò)亂，進(jìn)入新區(qū)域后由于無(wú)法正確識(shí)別該區(qū)域而丟失數(shù)據(jù)。

（2）讀卡器關(guān)聯(lián)區(qū)域異常。每個(gè)區(qū)域應(yīng)安裝相應(yīng)的分站和讀卡器，在本地系統(tǒng)設(shè)置完區(qū)域后，相應(yīng)的讀卡器要關(guān)聯(lián)上，否則該讀卡器讀到的數(shù)據(jù)無(wú)法寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，造成人員軌跡消失。

（3）井下分站時(shí)刻未同步。正常井下分站時(shí)間需要與地面定位主機(jī)的時(shí)間同步，若未同步會(huì)違反本文中井下作業(yè)人員實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的規(guī)則，該數(shù)據(jù)將被取消采集。

該案例問(wèn)題的關(guān)鍵是本地系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不規(guī)范造成的，建議按規(guī)范設(shè)置本地系統(tǒng)，按規(guī)則生成相關(guān)文件。

5.4 案例4：出現(xiàn)帶班空崗問(wèn)題

多次出入井部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失造成人員未出井帶班空崗：2022 年5 月16 日，平臺(tái)顯示卡號(hào)尾數(shù)為5431 的人員未出井，卡號(hào)尾數(shù)為2589 的礦領(lǐng)導(dǎo)空崗34 min 43 s。帶班空崗判定流程如圖3 所示。

圖3 帶班空崗判定流程圖

分析數(shù)據(jù)生成記錄文件：卡號(hào)尾數(shù)為5431 的人員單天多次出入井，平臺(tái)顯示其中3 條出入井記錄分別為：19∶08∶27—19∶43∶09；19∶48∶02—20∶14∶38—20∶51∶03。該數(shù)據(jù)稍作分析可以發(fā)現(xiàn)未出井?dāng)?shù)據(jù)存在明顯的問(wèn)題，若19∶48∶02 入井尚未出井，那20∶14∶38 這條出入井記錄是如何產(chǎn)生的呢？進(jìn)一步對(duì)19∶48∶02 這條入井記錄前兩組數(shù)據(jù)比較分析，平臺(tái)端前一條出入井?dāng)?shù)據(jù)顯示19∶08∶27—19∶43∶09，本地端前一條出入井?dāng)?shù)據(jù)顯示19∶08∶27—20∶00∶42。為什么同一個(gè)入井記錄出現(xiàn)2 個(gè)不同的出井記錄?查看本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)文件，并沒(méi)有19∶43∶09 的出井時(shí)刻，也沒(méi)有19∶48∶02 的入井時(shí)刻。

很明顯，又是生成程序出現(xiàn)了問(wèn)題，程序?yàn)榱私鉀Q多次出入井軌跡連續(xù)性問(wèn)題，強(qiáng)制給19∶08∶27 這條入井?dāng)?shù)據(jù)補(bǔ)充了一條19∶43∶09 的出井?dāng)?shù)據(jù)和下一條19∶48∶02 的入井?dāng)?shù)據(jù)，生成程序?qū)嶋H也有對(duì)應(yīng)19∶48∶02 的入井?dāng)?shù)據(jù)，生成了一條19∶58∶13的出井?dāng)?shù)據(jù)，巧的是該條數(shù)據(jù)違反了本文中區(qū)域基本信息的規(guī)則被取消采集，導(dǎo)致平臺(tái)只收到入井時(shí)刻，沒(méi)有出井時(shí)刻。

該礦山為一天兩班制，正常中班領(lǐng)導(dǎo)帶班出井后井下將沒(méi)有工人再作業(yè)。當(dāng)日卡號(hào)為2589 的中班帶班領(lǐng)導(dǎo)于23∶25∶16出井，卡號(hào)尾數(shù)為5431 的人員由于其中一條數(shù)據(jù)出井時(shí)刻未被采集，所以當(dāng)日在井下停留時(shí)刻至23∶59∶59。依據(jù)空崗流程對(duì)出井時(shí)刻比較：23∶59∶59＞23∶25∶15，所以判定為“空崗”時(shí)刻差為34 min 43 s。

該案例中除了多生成不規(guī)范數(shù)據(jù)外，空崗問(wèn)題明顯是受卡號(hào)5431 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的。建議生成程序?qū)﹃P(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)充分考慮，不應(yīng)滿(mǎn)足個(gè)別需求而忽略了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和真實(shí)性，修改程序算法，按規(guī)則生成相應(yīng)數(shù)據(jù)，使平臺(tái)與本地?cái)?shù)據(jù)一致。

6 結(jié)語(yǔ)

礦山人員定位系統(tǒng)采集了各工種人員的出入井信息、區(qū)域信息、軌跡信息、超時(shí)信息、求救信息等，這些數(shù)據(jù)的有效性和真實(shí)性對(duì)安全生產(chǎn)和應(yīng)急救援起到至關(guān)重要的作用?！案＝旱V安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)” 平臺(tái)的建設(shè)基于礦山這些數(shù)據(jù)的歸集，使得監(jiān)察工作又多了一種方式。做好本地?cái)?shù)據(jù)與平臺(tái)數(shù)據(jù)的比對(duì)與分析，及時(shí)協(xié)助程序開(kāi)發(fā)人員修改相應(yīng)程序，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，為礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)，以及監(jiān)管部門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)察及風(fēng)險(xiǎn)防控起到積極的作用。