摘要：在新形势下为了更好地处理煤矿井下的安全与生产、安全与效益的关系，煤矿企业为了保护井下作业人员的安全，人员定位系统便成为了井下安全生产的重要系统之一。本文分析了人员定位系统在煤矿运行中存在的问题及对策。
关键词：人员定位系统；安全管理；存在问题；对策
近年来我国煤矿事故频发,煤矿安全形势依然严峻。特别是瓦斯爆炸、水灾、火灾、冒顶以及放炮设备安全隐患等,严重威胁着井下作业人员的生命安全。由于煤矿生产的特殊性,即井下人员流动性大、不易定位等,成为煤矿企业实现生产实时调度、提高生产效率和动态管理水平的一个难点。
一、井下人员定位系统的必要性
人员定位系统可以实时了解矿井人员、车辆分布的情况、煤矿出入井的准确人数、领导跟班情况、汇总情况等；可以在事故发生后调阅定位系统、并查询灾变区域，了解相关的遇险人员情况，从而根据井下人员定位系统所提供的信息，及时采取措施救助，以减少人员伤亡数量、降低煤矿损失并提高井下作业人员的生命安全保障能力，是确保煤矿安全高效生产的需要，也是提高自身管理水平的需要。
二、井下人员定位系统原理和架构
1.工作原理：人员定位分站上接有一种动态目标识别器，该识别器能产生低频编码电磁波信号，电磁波信号就能激活一定区域内的标识卡。然后该系统会将采集到的下井人员信息显示在系统平台上，并驱动主板语音部件进行声音提示。最后一并将采集的人员信息送入通信缓冲区，等待进行通信。
2.主要架构：在井上设置矿端无业务采集服务器、大中心采集服务器、数据库服务器等计算机系统，它们分别进行数据的采集与分析、存储、应用，这三部分相对独立又有机融合，使得该系统从安装到发布，再到使用，进而升级，都变得既简单又容易。
三、基于RFID的主流定位系统
1.RFID技术射频识别技术(RFID,即RadioFrequencyI-dentification)是从20世纪80年代起走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触双向通信,实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动或静止)下的识别和数据交换。与同期或早期的接触式识别技术不同的是RFID系统的射频识别卡和读卡器之间不用接触就可完成识别。具有以下特点:(1)操作方便,工作距离长,可以实现对移动目标的识别;(2)无硬件接触,避免了因机械接触而产生的各种故障,使用寿命长;(3)卡无外露金属触点,整个卡片完全密封,具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能,适合在恶劣环境条件下工作;(4)对无线传输数据都经过随机序列加密,并有完善、保密的通信协议。卡内序列号是唯一的,制造商在卡出厂前已将序号固化,安全性高;(5)卡内具有防碰撞机制,可同时对多个移动目标进行识别;(6)信号的穿透能力强(可穿透墙壁、路面、衣物、人等),数据传输量小,抗干扰能力强,感应灵敏,易于维护和操作。
2.系统功能典型的射频识别系统主要包括2部分:射频识别卡和读卡器。系统通过井下放置的各个读卡器来读取为井下人员配发的唯一识别卡信息,并对信息进行上传处理,从而完成对井下人员的定位。当下井人员进入井下以后,只要通过或接近放置在巷道内的任何一个读卡器,读卡器即会马上感应到信号同时立即上传到控制中心的计算机,计算机马上就可判断出具体信息,同时把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上并做好备份,管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击井下某一位置,计算机即会把这一区域的人员情况统计显示出来。同时控制中心的计算机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表。如出勤率、总出勤时间、迟到早退记录、未出勤时间等。另外,一旦井下发生事故,可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员情况,在事故处确定人员位置,以便营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
四、人员定位系统新技术
ZigBee TOF技术。ZigBee为一种无线技术（一种低功耗、低速率的无线技术，类wifi，但带宽仅有250k），基于802.15.4协议。TOF为Time of flight，即信号飞行时间。基于GIS地图的定位，是通过地图的基站位置（x,y）、定位卡与基站的距离L及方向来实现精确定位。精度3米以内，单基站精确定位、覆盖半径400米，即单基站可判向并可实现与卡的测距，减少了1/2基站数量。系统主要由服务器（含主备机，实现双机热备）、主机、综合分站ZigBee模块、人员卡、车辆卡组成。
五、人员定位系统在实际应用中的问题分析
1.人员定位系统的技术检测概况。人员定位系统技术手段较多，包括数据库管理、射频技术、数据库开发及网络技术、分布式智能控制等技术的投入，使得人员定位系统的的定位和信息传输都是通过高技术手段实现的，利用计算机实现人员动态信息的存储显示和跟踪，对各个监测站的布置了解清楚，非常清晰的掌握煤矿工作人员的动态信息。
2.煤矿人员定位系统存在的问题分析。众所周知，煤矿环境相对恶劣，无论是GPS信号还是无线电信号，都有一定衰耗，难以有效覆盖煤矿的每个角落。但是，当前随着各种高技术手段的投入使用，特别是我国煤矿普遍采用现代无线电编码通讯技术作为基础理论，同时将现代数据通讯、图像展示及数据处理各种新技术投入到煤矿工作区域，可以把整个煤矿的人员状态及动态信息系统的反馈到计算机系统，煤矿管理人员可以有效的掌握整个煤矿的人员分布及设备情况。当前煤矿人员定位系统广泛使用射频识别技术，自从该技术出现以来，发展非常迅速，广泛应用于各领域，推广较为迅速。这种技术具有鲜明的优点，但也不可否认其具有几个较为突出的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.标识卡的工作时间较短，不能长期保持其有效工作时间。人员定位系统的一个关键核心部件就是标识卡，在系统中应该具有重量轻、体积小且具有长距离作用和功耗低的特点，然而目前的这一部件却难以实现，大多数为有源标识卡，能耗较大，供电问题成为其突出问题，当前矿灯与标识卡合一的标识卡已经出现了，但是，假如质量不过关，很可能会影响到矿灯的防爆性能，导致事故。
2.人员定位系统在考勤过程中，出现大量人员通过时，常常会出现漏检率高的问题，不能有效实现正常考勤。
3.无法实现精确定位功能。煤矿一般存在大量的机械设备，而且辅助设备种类繁多，数量庞大，具有较为复杂的无线电传播信道，而且非线性，难以实现煤矿当前的实际精确度需要，发展一种适合该环境下的精确定位系统具有重要现实意义。当前的定位系统根据移动装置的RSSI值和固定节点的分布性质，利用类比计算法得出移动装置的位置，这也是人员定位系统定位的基本方法。
4.信息传输属于单向传输，传输速率较低。煤矿人员定位系统的传输都是从标识卡向主站方向，而向井下发送安全信息却不能实现，不能真正的保障矿工在井下的安全，也就使得人员定位管理系统的性能大减。系统的实时性受到数据传输的速度影响，人员定位系统这方面的传递速度不快导致实时性下降。针对于此，推广高容量、高质量的双向传输数据定位系统，并且加强视频和音频的通信能力能够在发生事故后，确保准确、快速的将信息向定位系统进行有效传输，同时从主站向煤矿作业人员发送紧急撤离信息，确保及时得到事故信息。
5.人员定位系统功能相对单一。煤矿安全管理中传统的人员定位系统和安全监控系统，由于在采矿、调度和地测各个环节上没有交互协作，导致信息共享程度较低，也就使得决策系统得不到有利支持。所以，矿井在建设中应该着重于数字化建设，通过数字化平台构建煤矿管理系统，以工业以太网为支持，将通讯、监测监控、人员定位、语音广播等系统进行有机整合，做到互相补充，这对于煤矿安全管理系统是一个补充，极大的提高管理效率，有效的整合资源构建安全管理系统，从而使的煤矿安全生产管理信息化提升到一个新的层次。
六、措施及对策
1.完善制度。强化责任管理。目前。在煤矿人员系统管理制度方面．规范对人员定位系统的安装、使用、维护设定了标准。但矿井还应根据标准，结合矿井实际，制定一系列切合实际的管理制度。明确责任部门。划分系统管理责任区。分片负责。建立健全各类台帐，设立专人维护。设置井上、下联动机制，深入现场发现问题及时处理。充分运用经济杠杆。实行抵押制度。加大对相关“三违”现象的处罚力度，保证系统的正常可靠运转。
2.加大投入，完善设备功能。①加大资金投入。煤矿人员定位系统所配接的各类中分站、传感器等设备均使用催化元件和电子元件，受煤矿井下湿度大、粉尘大等影响。易损易耗，使煤矿人员定位系统一直存在使用寿命短、工作稳定性差和小故障频繁的缺点。作为一个高效的工具，每年要安排一定的资金对设备进行更新或更换。因此必须加大对定位系统的投入。增加资金扶持力度。②加大人力资源的投入。加强煤矿企业与煤矿中介服务机构的合作，煤矿中介服务机构应
该在系统的设计、安装、标校等环节为煤矿企业提供技术支持。实现煤矿人员定位系统“装得好、用得好、管得好”。尽可能地安排专人进行系统的维护和检修，矿井设立检修室、二级单位设立检修中心。通过在现有技术力量的基础上，逐步完善人员定位系统。充分发挥其实时、双向的信息传输功能，逐步实现高效、实时的运作。最大程度地保障煤矿作业人员的生命安全，切实保障煤矿安全管理水平的提高。③完善系统提高设备功能。结合安全监控系统升级改造这一有利时机，强化与厂家沟通，及时解决存在的问题。协助厂家进行系统升级改造，提升人员定位监控功能。人员定位系统功能相对单一。煤矿安全管理中传统的人员定位系统和安全监控系统，由于在采矿、调度和地测各个环节上没有交互协作。导致信息共享程度较低，也就使得决策系统得不到有力支持。所以．矿井在建设中应该着重于数字化建设。通过数字化平台构建煤矿管理系统。以工业以太网为支持，将通讯、监测监控、人员定位、语音广播等系统进行有机整合，做到互相补充。这对于煤矿安全管理系统是一个补充，可极大地提高管理效率，有效整合资源，构建安全管理系统，充分发挥各大系统功能，为矿井安全生产提供更好的服务．从而使煤矿安全生产管理信息化提升到一个新的层次。
3.加强培训。增强人员素质。煤矿人员定位系统所配接的各类分站、传感器等终端在现场作业人员对所携带的定位卡要维护完好，才能有效定位。①必须加强对一线作业人员有关煤矿人员定位系统方面的培训，要抓好班组长培训工作，充分发挥他们兵头将尾的作用，增强班组长的安全意识，讲明讲透煤矿人员定位系统对他们的意义，是他们的“护身符”，提高他们维护系统的自觉性和积极性。②目前我公司煤矿定位系统的维护，大部分为机电信息部门的人员。应强化他们的培训，除了传授系统必要的工作原理等理论知识外．还应侧重加强日常运行中常见的故障处理方法等实践培训，提高他们的维护能力，提高工作效率。
煤矿井下地质条件复杂，作业人员流动性大，必须加强井下人员定位系统的应用，通过实现人员定位系统的逐步优化，增强了煤矿安全管理水平。作为一个高效的工具，有力的保障了煤矿的安全生产。在现有技术力量的基础上，逐步完善人员定位系统，充分发挥其实时、双向的信息传输功能，切实保障煤矿安全管理水平的提高。
参考文献：
［1］张建.我国煤矿安全生产事故的致灾因素分析[J].中国安全生产科学技术,2017.
［2］黄晓晓.KJ90矿井人员跟踪定位及考勤管理系统的研制［J］.矿业安全与环保，2017.
［3］郑娜 . 人员定位安全管理系统在煤矿安全管理中的应用 [J].工矿自动化，2017,7(07).
［4］张涛. 人员定位系统在煤矿安全管理中的几点思考 [J]. 企业研究，2017,3(06).
论文作者:张弘新
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/15
标签：人员论文; 煤矿论文; 定位系统论文; 井下论文; 系统论文; 信息论文; 管理系统论文; 《基层建设》2019年第28期论文;