人员定位系统

一、行业背景

随着我国经济体制改革不断深入，现代化进程不断加快，国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加强，大中型煤矿和众多乡镇小煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，有效遏制了重大瓦斯爆炸事故的发生。但是，缺乏对井下人员位置信息的监控，目前还普遍存在入井人员管理困难，井上人员难以及时准确掌握井下人员的分布和作业情况，一旦发生事故，抢险救灾、安全救护的效率低，特别是事故发生后对矿井人员的抢救缺乏可靠的位置信息，严重地制约了抢险救灾的效率，失去最宝贵地抢救时机。安全生产的核心是人的安全。因此，煤矿对利用相应的矿井人员跟踪定位设备，全天候对煤矿入井人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹、全矿井下人员的位置分布情况等需求迫切。

井下人员位置监测与管理系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等于一体的综合性应用系统。这一科技成果的实现，将为煤炭企业的安全生产和日常管理上台阶，为事故急救带来可靠指挥依据。

二、现有人员定位系统存在的问题

目前井下人员的跟踪，基本上采用的是RFID。这种方法是在在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（RFID）读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方法存在如下几个问题： （1）标识卡有效工作时间短

从煤矿人员定位发展情况看，有源标识卡取代无源标识卡已经是不争的事实，为解决标识卡的供电问题，出现了灯卡合一的标识卡，严格地讲这样做是要破坏矿灯的防爆性能的。因此，开发低功耗、高效率的标识卡技术是当前人员定位系统发展中需要解决的一个问题 。 （2）在高速条件下定位人员漏检率较高

射频卡这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井、多人一超行走），此时，系统往往会出现漏读；

提高系统在高速、大流量下识别的准确性是人员定位系统面临的一个难题。 （3）定位精度低

由于井下无线电传播信道的复杂性和非线性，急需发展此种情况下的精确定位技术。 （4）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂贵 （5）单向信息传输，信息传输速率低

早期人员定位系统信息传输的方向都是由标识卡到主站方向的，作为保证矿工安全的系统确没有办法向井下发送信息，使该类系统所能发挥的作用大打折扣。人员定位系统信息传输数据较低影响了系统的实时性。 （6）功能单一

传统意义上的人员定位系统主要功能为，人员位置跟踪、考勤等，功能单一，与安全监控系统，生产调度系统、采矿、地测等系统信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系统的决策支持能几乎没有。

现有的RFID射频读写系统（包括SuperRFID），很难实现井下人员的区域定位和井下人员的考勤，从使用的技术上不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪。

三、系统介绍

矿用人员定位系统利用世界最新的无线射频技术、数据处理技术、数据通讯技术和地理信息系统，结合最新的无线网络传输技术ZigBee，定位专利技术及煤矿井下通信基站专利技术，在国内外首次以经济实用的方法，真正实现了井下人员的精确定位和其他各业务的需要（手机通信、瓦斯等实际数据传输、无线视频监控）。可提供丰富的数据、图形信息，能从地面实时监测井下人员、设备当前位置、行走路径，统计井下人员数量和分布情况，按照煤矿的实际情况提供考勤功能，从而，在事故发生前，安全生产监控中心，可以随时掌握井下不同位置的各种安全生产的要素。从而采取积极有效的预防措施；事故发生后，可快速检索事故发生当时，甚至事故发生后相当一段时间内，井下工作人员的具体分布位置，从而制定出及时有效的抢救措施，并实施有效的现场抢救指挥。

1、系统功能

（1）实现井下坑道作业面工作人员的精确定位，及时准确的提供井下人员的数量、位置、分布情况和每个人员任意时刻所在的位置及各时间段的活动轨迹，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运

作。

（2）提供直观的巷道图，可随时方便的观察井下人员的分布情况和系统设备的工作状态。同时，以简便快速的数据处理和查询手段提高协助救援工作的效率。

（3）矿井移动目标实时监视和屏幕显示：系统程序通过监控机屏幕显示巷道和通信分站示意图，显示通信分站周围移动目标的相关信息。

◆显示各通信分站在巷道内的分布情况以及各通信分站的状态； ◆显示大巷内各人员编号及其当前所在位置； ◆显示各作业面人员分布表；

（4）实现各部门工作人员考勤功能，能够出具各部门及个人的各种综合、明细考勤报表，为管理层对生产部门及个人的工作考核提供依据。

（5）实现井下定点考勤功能，可以帮助监督特殊部门工作人员是否在规定时间到规定地点工作，以达到强化井下作业管理的目的。

（6）信息存储和历史数据回放：系统具有数据存储和回放功能。系统可存储1周人员分布情况。调度员可随时回放这该时间段内任一时段的人员分布情况，以便为事故分析提供依据。

（7）突发情况报警功能，井下人员遇到突发情况（如火灾、瓦斯爆炸、冒顶、透水等）可通过矿用本安型定位卡上的报警按钮进行报警。

（8）发出报警信息功能，井上人员一旦知道有险情发生，可立即通知井下所有人员（只要他们都带有定位仪（识别卡），为逃生提供宝贵时间。

（9）异常数据自动报警功能，如限制区域和下井时间超长报警。

（10）人机对话：用人机对话方式调用各种菜单，并按菜单和输入提示选择功能。 （11）自诊断：检测网络上的通信分站工作是否正常。 （12）打印：可根据要求打印历史记录。

2、系统特点

（1）基于GIS技术的地理信息显示、查询系统 （2）井下大范围覆盖 （3）定位精度高、误码率低 （4）符合AQ6210-2007标准 （5）主机互为备份可靠性高

（6）光纤与无线综合布局、光纤环网提供了高可靠系 （7）经验有光以太网接口，便于连网

（8）全本安设备（与隔爆型设备相比具有本质上的优势），断电情况下可持续工作两小时以上。

3、系统工作原理

首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的矿用本安型分站/基站（此分站为多功能通信分站，同属于矿用人员定位系统和矿用无线通信系统。该分站具有通信基站和网络交换机的双重功能，使矿山井下不再使用交换机和中继器，同时线路的布设中也大量减少了光缆的使用）。典型情况下每隔500米放一台分站，可保证网络覆盖范围内的人员精确定位和手机移动通话。在条件好的巷道内，其无线通信距离大于1千米，此时可把两分站的距离拉大，而在条件十分恶劣的地区，可适当缩短分站之间的距离，使两分站的通信距离与通信状况调整到最佳状态。 然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个矿用本安型定位卡，当井下人员进入井下以后，只要在井下网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点，分站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理，得出各具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在监控中心的大屏幕或电脑上，并作好备份。井上人员可随时了解井下人员的状态。

一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的定位仪（识别卡）发出警报。井下人员只要按定位仪上的报警按钮

即可发出报警。在井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。

井下人员所携带的定位仪也可接收信息，一旦发生险情，井上调度室可向井下所有人员发出遇警信号，为井下人员第一时间逃离提供重要前提。

管理者可随时观看大屏幕或电脑上的井下人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/个人的信息状况，并可进行报表打印，历史数据查询，为管理带来极大的方便。

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