摘要：近年来，我国的煤矿企业面临着严重的安全生产形势，已经成为国内安全生产事故的多发行业。在本次研究中，我们针对煤矿井下人员定位监控系统进行设计，针对其主要的技术以及软硬件设计进行分析，进而能够实现对煤矿井下人员的有效监管，具有一定的使用价值。
关键词：智能煤矿；井下；人员；定位监控系统；
煤炭是我国民经济的重要支柱产业，其安全生产之间影响人们的生命健康。长期以来，煤炭业的发展引起了社会高度重视，并且国家针对煤炭行业的发展，也制定了很多确保安全生产的有效措施。从整体上，目前国内煤矿安全已经有所好转，然而还存在一些问题，尤其是在基于信息化背景下，需要将传统落后的运营模式转变为现代化的技术管理方式，能够有效防止事故发生，使煤矿企业逐渐实现智能化和信息化管理。煤矿井下工人的定位系统以及工作人员在实际操作过程中，将相关设备运行情况及时出传输到地面系统中，能够便于管理人员掌握井下人员的动态和设备运行情况，更加有效地开展管理工作。一旦煤矿出现重大的安全事故时，救援队伍能够根据井下定位系统就提供的第一手数据信息，准确对井下工的人员分布情况，具体位置进行获取资料，能够在短时间内采用有效的救援措施，以确保井下救援工作顺利开展。
一、煤矿井下人员定位系统的设计方案
当前在煤矿井下人员定位监控系统设计过程中。以CAN总线作为系统的阐述平台，能够开发智能卡和相关的定位基站，将各设备进行连接，进而能够构建二级计算式的安全定位系统。在本次设计过程中，我们需要重点考虑系统的稳定性与功能性，抗干扰性能，容错能力的方面。具体系统可分为两个部分，包括现场监控站以及井上监控中心主站器，其结构图如图1所示。
井下人员的定位系统中包括现场总线，智能卡，定位基站这三个部分可能构成。其中定位基站是能够对井下人员身份编码完成信息采集，能够及时传送到地面，其中工作人员可以将自己的个人信息保存在智能卡中。通过智能卡能够向周围发送信息，当出现矿难过程中，可以通过无线报警的方式，发出警报信号。而地面监控系统包括主机通信处理机，服务器，打印机，显示屏等，能够将井下人员分布情况及时传送到地面计算机中，数据库存放是通过讨论1b夫妻能够。借助网络实现远程监控。在处于正常情况下，可以利用加密处理后的数据井下定位基站完成数据发送。当周边存在电磁场时，工作人员进入该区域之后能够激活智能卡，由编码经过信息加密处理，能够借助智能卡中的信号发出，定位基站在接收到信号后可以通过微控制器完成处理识别人员信息，并发送到地面计算机中，进而能够对井下工作人员实现实时监控。
图1
图2
从系统的需求分析上来看，对矿下人员实时定位，人员在矿井中的实时分布信息能够对于煤矿生产管理，人员调度提供有效的信息支持，也能够进一步提高煤矿的生产水平以及工作人员的工作效率。当发现重大的安全事故时，能够快速确定事故发生区域，能够对事故车中的人员分布情况以及人员数量制定相应的救援方案，以提高就业效率。在传输层设立过程中，需要解决数据的传输问题。由于况且当发生安全事故过程中数据产生具有十分重要的作用，因此网络层需要采用冗余技术，当发生事故时能够极大限度确保井下信息的传输。无线阅读器能够用于接收电子标签数据，通过传感器和路由器进行转发，然后将信息传送到计算机中。冗余无线，路由系统在发生事故时也会具有较强的作用。由于无线信号具有穿透性，通过信号用于监测事故现场状态，该路由设备可以选用发射功率较大，可靠性强的设备，以确保数据传输的有效性，为救援队伍获得充足的时间。
二、系统的主要技术分析
CAN总线及控制器，局域网是一种现场总线，能够对分布式控制系统开展网络控制。该总线最初是用于汽车行业的，之后由于该总线具有较高的可靠性，因此也被用于其它行业中。RFID系统，即频射识别系统，是在上世纪90年代逐渐实现广泛应用的，通常评测识别系统，是由阅读器和电子专线共同构成的，能够在无法触摸情况下通过电磁场实现信号的解调。
三、系统硬件设计
智能卡设计。这种定位基站以及智能卡中的读卡器，是通过频射识别来设计的，能够用于人员定位的终端显示，这种终端能够对工作人员的身份信息进行识别，以及人员定位是系统构成的主要部分。在智能卡中，存有工作人员的身份编码信息，而且这种编码是唯一确定的。在数据库中储存能够与井下人员的姓名，民族，年龄等相关信息一一对应。在实践中经过测试，我们发现对于一块空旷地年RFE可以能够发出300米的收发距离，在楼道内收发距离也可以达到100米的范围，最大发射功率能够达到10dBm，其收发状态在转换过程中的时间为650毫秒，能够快速用于煤矿井下人员定位。定位基站硬件能够实现井下人员的准确定位，其关键在于定位基站的性能。因此对于整个系统来说，定位基站也是重要的设备，其结构可以通过图2所示。
作为定位基站的核心组成，MCU连接总线的访问能够对于工作人员的信息管理，而CAN总线模块可以构成信号互换以CAN所有主线访问。在本次设计的研究系统中，通信电路所采用的是SJA1000，作为核心芯片的CAN控制模块构成的，同时这种模块也选用了8241250的芯片，能够确保该CAN节点具有一定的抗干扰性能。我们可以将光电耦合器与824150进行连接，以便于能够对CAN节点有效进行电气隔离，提高其抗干扰性能。
读卡器。在智能煤矿井下人员定位过程中，读卡器能够用于收集井下人员的信息编码，能够将所涉及的数据及时传送到地面计算机处理器中，完成信息处理。
四、系统的软件设计
针对读卡器和智能卡的软件设计过程中，智能卡和定位基站中的读卡器能够用于人员定位终端，可采集经过基站人员编码或者及时发出报警信号，也是人员定位过程中重要的设备。
针对监控基站中的软件设计部分。监控主机和定位基站中的通信主要是通过通讯员，多主通信的方式来完成通讯的。在处于正常情况下，定位基站可以用于信息台及经过员工信息。当主机查询过程中传输这种信息，并将信息及时传输到上位机。当单片机上电或者处于复活状态之后，首先需要对芯片完成初始化工作，循环判断是否能够接收到监控主机中的信号或者其它的报警信号。如果一旦查询到信号时，需要及时返回相应的信息帧中，一旦发现旷工所发出的报警信号，需要向监控主机发送报警信号，主要包括接收读卡器采集到的经过监控基站井下人员编码和发出的报警信号的串口中断，芯片初始化信号的发送和接收相关程序。
小结
在本次研究中，我们基于当前处于信息化背景下，煤矿矿井安全监控系统过程中存在的问题，提出了有效的设计方案，且人员定位监控系统的设计能够用于有效解决困难的发生率，以及减少煤矿事故中发生过程中人员伤亡。经过对该系统进行实践测试，该系统基本能够满足安全生产需求。
参考文献
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[3]于平. 煤矿井下人员定位系统的现状和发展[J]. 环球市场, 2016(15):41-41.
论文作者:余得胜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：井下论文; 人员论文; 基站论文; 煤矿论文; 智能卡论文; 过程中论文; 信号论文; 《防护工程》2018年第36期论文;