浅议煤矿井下作业人员定位系统

庞玉玺

摘 要：煤矿作业人员井下定位系统以现代无线电编码通讯技术为基础，应用现代无线电通讯技术中的信令技术及无线发射接收技术，结合目前流行的数据通讯、数据处理及图形展示软件等技术。系统能够及时、准确的将井下各个区域人员和移动设备情况动态反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员和移动设备的总数及分布状况；系统能跟踪干部跟班下井情况、每个矿工入井、出井时间及运动轨迹，以便于企业进行更加合理的调度和管理。

关键词：煤矿；人员定位系统；数据通讯；运动轨迹

1 井下人员定位系统的组成

矿山作业人员井下定位系统由无线编码发射器、无线数据监测站和无线接收器、数据传输网络、地面中心软件系统及服务器组成。

无线编码发射器发出代表人员身份信息的射频信号，经无线接收器接收，无线数据监测站处理，通过数据传输网络上传到地面中心软件系统，经过分析处理在显示终端实时显示各种信息。

系统的组网方式一般为RS485单独组网、光纤+RS485或工业以太网+RS485。

地面中心站：主要由主控计算机（双机热备份）、传输接口、服务器、打印机等设备构成，完成数据收发、数据处理、数据查询、图形及报表显示和打印、屏幕提示报警等功能。

井下数据监测站：由监测站处理器和1～8个无线接收器构成，完成无线数据的接收和预处理以及和地面中心站的双向数据通信功能，并可控制报警器和提供开关量信号。

无线编码发射器：由微功耗CPU和发射电路组成，完成无线电编码信号的发射功能，采用自带电池方式。

传输通道：环网方式：采用工业以太环网；电缆方式：全部主传输为电缆，采用KJJ14传输接口；光缆方式：主干道用光缆，采用MT8000和KGT2A光端机。LED大屏：采用双基色（红、绿）屏。

2 井下人员定位系统的工作原理

井下人员定位系统主要用于煤业等井下和隧道作业。该系统无线编码发射器可由个人携带，也可放置在车辆或仪器设备上，并将它们所处的位置和最新记录信息传输给主控室。

人员定位系统的硬件主要包括无线编码发射器、无线接收器、监测分站。无线编码发射器用于传送携带者ID号码，而监测站主要用于记录这些ID号码，并将数据传送到中心办公室或主控室的PC机上。

人员定位系统的软件主要用于存储所有无线编码发射器的记录情况和实时位置。软件可提供给使用者分类、过滤、搜索和报告生成等功能，并利用这些功能完成数据的实现和全面的记录。

人员定位系统的研发完全符合井下工业的安全标准和各项要求，性能稳定、质量可靠、简便操作，为提高现代井下工作环境的安全性和有效性做出了杰出的贡献。系统中记录着无线编码发射器、使用者、监测站和时间的历史明细，使用者可根据自己查询的目的使用查询工具。

3 KJ69J人员定位管理系统特点

⑴被测目标“无负担”，被测人员通过检测点无需主动进行任何操作。

⑵通行方式无限制，对被测人员经过检测点的通行方式没有限制，允许多人以“鱼贯而入”、“成组成群”的方式通过检测点，不影响井下人员的正常通行和正常作业。

⑶结构简单，配置灵活，可根据具体需要及投资情况灵活设置井下无线数据监测站。监测站设置得越多，则划分的人员定位区域越多，人员定位的空间范围越准确。

⑷一站多点，节省投入，每个无线数据监测站可连接1-8个无线接收器，可满足井下丁字巷、十字巷、井口等复杂路况的安装要求，减少投入，增加系统可靠性。

⑸系统自维护，系统可实时监测在用无线编码发射器的供电情况，无线接收器的通信情况及数据监测站的供电状态。

⑹双向通信功能，携带编码发射器人员遇到紧急情况可向地面监测中心发送紧急呼叫；井下发生险情时，监测中心也可向某区域或全矿井发送报警撤退信号。

4 主要功能

⑴实时监测功能。实时监测当前井下总人数；各区域人数；矿井图采用矢量图，可以任意放大缩小；实时监测当前各区域、各部门、各工种、各职务的下井人数。位置跟踪：在图上动态显示人员当前位置；实时监测当前某些特殊工种或特殊人员下井情况和所处位置；

⑵查询功能。选定某区域、某分站、某接收器，可获得当前或历史时刻该位置的人员信息；可对特定人员进行实时跟踪。

⑶安全保障功能。双向呼叫功能：监控主机和井下人员可实现双向紧急呼叫。门禁功能：在井下一些重要峒室、危险场合配备RFID识别器和语音站，可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；超时报警功能，区域超员报警。

⑷统计考勤功能。显示下井人员确切的下井时间和上井时间，统计井下持续时间；可单独统计考核某些特殊工种、职务人员的上下井情况。

⑸信息联网功能。KJ69J人员定位系统通过局域网能实时同步地看到各种监测信息，可以进行各种查询操作。工作站模式（C/S）：服务器装服务器软件，相关部门可通过安装工作站软件浏览信息。WEB浏览模式（B/S模式）：通过建立WEB服务器，以浏览网页的方式浏览信息。

⑹系统运行状态提示（自诊断功能）。当系统监测分站出现故障，分站栏显示由绿色变成红色告警；当无线接收器出现故障，提示某分站某接收器无信号；当无线编码发射器需要充电时，提前提示该发射器缺电；当井下交流供电中断时，系统提示直流供电报警；

⑺操作权限及操作日志。不同的用户拥有不同的操作权限，便于系统的维护，每个值班人员拥有自己的登录名和密码，交接班时可更换用户。

5 KJ69J型矿用人员定位管理系统分站布置

KJF80.1分站一般在各井口和主要分叉处设置监测站，一套系统中数据监测站总数通常不超过64个。无线接收器可根据需要进行设置，最多可以设置512个。

为了能够实时监测当前井下作业人数，在每个有人员出入的上、下井位置设置人员监测分站，地面出井口设置上井点（一般一个出井口设置2个接收器），井底设置下井点（在下井点各方向主要岔道各设置一个接收器）。当人员下井时达到下井点监测位置系统接收到信息自动作为下井起始时间，当人员上井时达到上井点监测位置时系统接收信息自动作为该次下井的结束时间，并自动统计下井时间、判断班次等。在主要大巷分叉路口和各工作面的入口（回风巷道、运输巷道等各巷道各设一个接收器）设置监测点，监控井下作业人员实时流动情况及进出工作面的情况，记录行走轨迹。监测站设在矿井下采掘工作面进回风巷道出入口、中央变电所、中央泵房、巷道交叉处（可鉴别方向）、矿井出入口、主要行人巷道等重要的人员聚集区、危险地段和区域。系统在井下人员经过的主要巷道和工作面放置接收器（监测站），对下井人员进行实时监测。

[参考文献]

[1]廉战军，著.《矿井通风与安全矿井通风与安全》.山西人民出版社.

[2]郭继坤，张宏炜，著.《煤矿安全生产监控系统可靠性研究》.中国矿业大学出版社.