煤矿井下定位系统分析

作者： 武斌

来源：《科技创新导报》 2012年第5期

武斌

(开滦集团有限责任公司唐山矿业分公司通讯管理科 河北唐山 063000)

摘 要:随着煤矿安全越来越受到关注,煤矿企业在加强自身管理的同时,还在积极采用自动化设备用以辅助煤矿的安全生产,人员定位系统在此时应运而生,该系统在煤矿考勤,辅助安全生产,定位井下人员位置等方面有着重要作用。

关键词:煤矿 定位 安全

中图分类号:TP36 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(b)-0036-02

1 引言

煤矿井下生产过程复杂,环境恶劣,自然灾害多,严重影响生产和人身安全。下井工人作业强度大,工作压力重,如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系,如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能,有效进行矿工管理,保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战,国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。同时如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式,如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题。我们认为,建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设能够很好的解决上述问题。

煤矿井下人员定位系统的实施,对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、可靠的手段。

2 系统配置

根据煤矿的实际情况和要求井下人员定位系统在井下、地面共计安装信息采集基站。其中

井上基站为考勤管理分站。井下基站分布在各大巷重要入出口、采区的顺槽、皮巷、硐室等处。

井下作业人员管理定位系统已接入全矿网络,终端采用BS结构,用WEB网页的形式可便捷的进行浏览查询,而且不受网络终端的限制,在任何一个矿领导办公室的计算机网络上,通过网页浏览来控制选择查看全部井下作业人员信息,有利于各部门、矿领导及时了解下井作业人员的分布状况。

该系统可用于跟踪煤矿井下任意一个或多个人员的移动轨迹,将这个(些)目标的移动信息实时的显示在二维场景中,并且记录这个(些)目标的移动时间轨迹等信息,用于目标信息的查询。系统根据井下基站进行人员实时位置数据获取,确定人员行走的时间、位置,以确定人员行走轨迹。

可通过人员管理面板,对登记过的煤矿下井员工的信息进行浏览与搜索功能。可以通过人员的各种登记信息区别人员的身份。

可通过分站查询功能,对矿井布置分站的所有分站人员信息进行浏览与查询功能。并查看人员具体信息。

矿用井下人员定位管理系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况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、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹,以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时,救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形,迅速了解有关人员的位置情况,及时采取相应的救援措施,提高应急救援工作的效率。

所以系统的日常维护,保障系统的正常运行显得尤为重要。

3 系统介绍

该系统以定位煤矿下井人员轨迹为主要目标,将人员的移动信息实时的显示在二维场景中,并且记录定位目标的移动时间轨迹等信息,用于下井人员信息的查询。系统根据井下定位分站进行人员实时位置数据获取,确定人员行走的时间、位置,以确定人员行走轨迹,生成可供查询的历史路径。为煤矿井下安全管理提供保障。为此所安装分站数应涵盖井下各个重要区域,实现了井下全方位的定位功能。同时井口建设安装全彩大屏,用于井上下人员信息显示,及视频,通报的播出。

系统安装完毕后,井下完成了对主要区域的控制分站,普通分站的安装,及配套的光缆,电源线,信号线铺设,熔接工作,安装的定位分站采用分区定位,在人员出入的地面井口和井底处安装分站将地面与井下分开,区分上下井;井下采区和掘进面作为主要区域,固定岗位作为次要,其它大巷作为一般区域进行定位。井下重要区域水平中央配电室、皮带机头机尾、溜子道、绞车房、水泵房、变电所等区域,可实时准确确定每个区域的人数。数据传输采用主干光纤传输、分支CAN总线连接分站,地面机房放置二台服务器热备份冗余。

4 系统运行效果

该系统实现了定位煤矿人员移动目标,将这个目标的移动信息实时的显示在二维场景中,并且记录定位目标的移动时间轨迹等信息,用于目标信息的查询。系统根据井下定位分站进行人员实时位置数据获取,确定人员行走的时间、位置,以确定人员行走轨迹,生成可供查询的历史路径。对井下重点部位实现了人员信息的实时查询,历史查询,轨迹查询,打印数据,实时报警等功能。满足了对定位的各种需求,为煤矿的井下安全管理提供了保障。

5 为煤矿安全所带来的效益及应用

该系统可以实现人员的实时定位,并记录下井人员行动轨迹,为煤矿的安全管理节省人力资源,从而采用信息化管理方式。在出现事故时能起到重要作用,在最短时间内找到事故地点及人员。因此有相当大的经济效益和社会效益,此项节约的成本随着使用的时间相当可观。井下环网的放线完成使得井下各自动化系统可以并入环网,减少了网络上的重复建设,节省成本。此外,该系统可替代考勤系统,当现有考勤系统出现故障时,可以以此系统替为考勤系统,实现考勤功能,单此项又节约部分成本。

同时人员定位系统有较强的安全管理功能,可以有效解决煤矿井下安全管理中存在的诸多难题,具体表现在以下几个方面:

(1)对工作面工作人员进行超时查询

该系统能及时发现超时作业人员,一旦超过规定时间,系统会自动报警,并显示该人员信息及所在位置,避免了井下人员疲劳工作,排出安全隐患。

(2)安检人员,瓦斯检查工,巡回检查管理

对特殊人员,特殊工种能实现对其轨迹查询,查看当班人员是否按工作要求进行巡检,确保工作的有效性。

(3)安全调度,救援呼叫管理

当个人或群体遇到紧急情况时,能发出求救信号,调度室能及时发现报警信号,并第一时间开展安全调度工作。

(4)禁区报警

当限制区域有人员活动时,系统会第一时间报警,有助于煤矿领导层做出正确判断,对限制区域人员进行管理。

(5)突发事故紧急救援管理

在出现事故时能起到重要作用,在最短时间内找到事故地点及人员。

由此可以看出,该系统的完成为我矿的安全生产提供了保障,实现了定位井下人员,记录下井人员行动轨迹的主要作用,同时给我矿带来了可观的经济效益和社会效益,并起到了辅助我矿考勤系统的功能。

6 存在问题及解决方案

目前井下人员的跟踪,基本上采用的是RFID。这种方法是在矿井井口处,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,所以识别卡的电量问题是影响信号发送与接收的关键问题,电量低势必影响分站的读卡效果,所以为解决标识卡的供电问题,应研究灯卡合一的标识卡,严格地讲这样做可能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、多人一起行走),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。这点我矿采取在人员密集地段多加分站的方法,以相对密集的分站布控解决个别卡漏读的现象,目前此方法效果显著。

(3)定位精度低

由于井下定位系统传播信道的复杂性和非线性,人原地定位范围在0到100米之间,范围较大,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

受煤矿井下环境的影响,标识卡和分站容易损坏,所以更换频率较勤,容易造成材料成本的增加。

(5)井上呼叫井下功能需要完善

人员定位系统信息传输的方向是双向的,作为保证矿工安全的系统由井上向井下发送信息时,识别卡的表现现象仅仅是识别卡上的指示灯闪,而没有其他显示,这使得被井上呼叫的人员不易发现,失去了井上呼叫井下的意义,应在识别卡上增加声音,以便方便井下被呼叫人员及时发现。

(6)功能单一

人员定位系统主要功能为,人员位置跟踪、考勤,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功能受限。

7 结论

综上,煤矿井下定位系统在煤矿安全管理上的应用,使得煤矿安全生产调度得到了很大提高,减少了因安全检查不到位带来的隐患,基本杜绝了员工违章作业和超时作业现象,大大提高了煤矿防灾,抗灾的能力,同时为煤矿的安全生产带了巨大的社会效益和经济效益。