人員定位檢測(cè)技術(shù)在礦井限員工作中的應(yīng)用

程文領(lǐng)

摘要：鐵礦礦井下生產(chǎn)是高危作業(yè)，由于勞動(dòng)比較密集，對(duì)井下人員工作的管理較為困難。鐵礦的安全生產(chǎn)是保障企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，井下人員定位系統(tǒng)在鐵礦企業(yè)的安全生產(chǎn)中起著重要的指導(dǎo)作用。文章首先介紹了井下人員定位系統(tǒng)的構(gòu)成以及工作原理、其次分析了現(xiàn)階段我國(guó)井下人員定位系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、最后概述了井下人員定位系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的作用，通過(guò)在礦業(yè)企業(yè)中運(yùn)用井下人員定位系統(tǒng)，為更好指導(dǎo)井下工作人員的作業(yè)奠定一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：井下作業(yè);人員定位系統(tǒng);安全生產(chǎn)

在企業(yè)人文關(guān)懷不斷凸顯的當(dāng)下，安全作業(yè)成為礦業(yè)企業(yè)開(kāi)展工作的主要方向。在科學(xué)技術(shù)不斷興起下，井下人員定位系統(tǒng)在礦業(yè)安全生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。為了更好的在礦井下進(jìn)行安全生產(chǎn)、幫助礦業(yè)企業(yè)提高搶險(xiǎn)救災(zāi)的工作能力、保障安全作業(yè)的高效運(yùn)行，井下人員定位系統(tǒng)受越來(lái)越多礦業(yè)企業(yè)的關(guān)注。因?yàn)榫氯藛T定位系統(tǒng)不僅能通過(guò)現(xiàn)代化的科技手段追蹤定位，工作人員在井下作業(yè)時(shí)遇到的突發(fā)事故，而且能有效的改變現(xiàn)階段礦業(yè)企業(yè)對(duì)井下作業(yè)人人員管理落后的局面。所以，為了減少安全事故、避免安全隱患等災(zāi)難的發(fā)生，礦業(yè)企業(yè)可以利用井下人員定位系統(tǒng)，其在井下安全生產(chǎn)中的應(yīng)用也有利于礦業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自身的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1 人員定位系統(tǒng)概述

1.1人員定位系統(tǒng)概念

人員定位系統(tǒng)是人員自動(dòng)考勤、跟蹤定位、災(zāi)后應(yīng)急、日常管理等煤礦井下管理系統(tǒng)的綜合集成。人員定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦巷道遠(yuǎn)距離移動(dòng)目標(biāo)的非接觸式信息采集，自動(dòng)識(shí)別人員、車、物的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將人員設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)傳輸給地面計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，為煤礦調(diào)度管理人員提供決策依據(jù)。在煤礦企業(yè)中應(yīng)用人員定位系統(tǒng)，可以方便調(diào)度管理工作人員更加方便直觀的收集與整理井下作業(yè)人員的信息，掌握所有井下工作人員的活動(dòng)軌跡和具體位置，從而在出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)第一時(shí)間了解井下的實(shí)際情況，快速制定科學(xué)合理的應(yīng)急方案，減少井下作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提高煤礦企業(yè)井下管理工作水平。

1.2人員定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）可靠性。系統(tǒng)服務(wù)器具備全功能軟硬件熱備和實(shí)時(shí)切換功能，能夠保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，系統(tǒng)具有斷電后繼續(xù)工作至少2h的能力。在系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)監(jiān)測(cè)故障點(diǎn)，向控制中心報(bào)警?？煽啃赃€包括數(shù)據(jù)的正確性、一致性與完整性。（2）實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)必須對(duì)各種突發(fā)事件及時(shí)反應(yīng)，及時(shí)報(bào)警，記錄事件信息，并配合其他避險(xiǎn)系統(tǒng)做出反應(yīng)。（3）安全性。系統(tǒng)遵守了HIPAA和PCI標(biāo)準(zhǔn)，基于MAC認(rèn)證、入侵檢測(cè)、AAA/Radiusserver （WPA/WPA2）和熱點(diǎn)安全訪客接入。狀態(tài)包檢測(cè)防火墻提供保護(hù)、防范服務(wù)攻擊，同時(shí)優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)的流量。系統(tǒng)具有防止篡改實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)內(nèi)容（參數(shù)設(shè)置及頁(yè)面編輯除外）功能。所有操作員必須在系統(tǒng)管理員允許下才能登陸系統(tǒng)，在界面上不能對(duì)任何數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改，數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)也受密碼保護(hù)。系統(tǒng)具有良好的冗余、容錯(cuò)和故障自愈能力，無(wú)線信號(hào)具有良好的抗干擾能力。

1.3井下人員定位系統(tǒng)的組成

井下人員定位系統(tǒng)主要有以下的兩個(gè)部分組成。第一：地表部分，它通常是由主控調(diào)度的服務(wù)器、液晶組合屏、主機(jī)組成。通過(guò)RJ45網(wǎng)線，兼用工業(yè)級(jí)別的以太網(wǎng)光纖路由器實(shí)現(xiàn)主機(jī)和主控調(diào)度的服務(wù)器之間的聯(lián)系。視頻線通常連接主機(jī)和液晶組合屏，主要作用是實(shí)現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)換的模塊，主要是傳播井下作業(yè)人員的實(shí)時(shí)視頻的數(shù)據(jù)定位，以便更好的掌握井下作業(yè)人員的實(shí)際情況。第二：井下部分，主要的設(shè)置包括各分區(qū)的系統(tǒng)分站、無(wú)線射頻讀卡基站組成，通過(guò)RS458標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)各分站和無(wú)線射頻讀卡基站的有效連接。通過(guò)光纖將井下各分區(qū)分站和地表的主控室以太網(wǎng)的光纖路由器進(jìn)行連接，這樣能有效的將地表部分和井下部分進(jìn)行緊密的聯(lián)系。依據(jù)以上的連接方式，形成了完整的井下人員定位系統(tǒng)，保障了井下作業(yè)人員的安全[1]。

2.井下人員定位系統(tǒng)的工作原理

井下人員定位系統(tǒng)的工作原理主要是針對(duì)井下作業(yè)人員，在礦井的每個(gè)通道的岔口，在固定的距離、各工作的入口處、主要的施工區(qū)域、危險(xiǎn)警示區(qū)內(nèi)安裝無(wú)線射頻讀卡基站。同時(shí)還必須要求每一位井下工作人員隨身攜帶具有自己身份的身份識(shí)別卡，當(dāng)工作人員通過(guò)安裝有無(wú)線射頻讀卡基站區(qū)域時(shí)，隨身攜帶的識(shí)別卡就會(huì)自動(dòng)激活，這時(shí)無(wú)線射頻讀卡基站會(huì)將讀取工作人員的身份信息，輸送到地面的調(diào)度室的服務(wù)器中。定位系統(tǒng)通過(guò)已經(jīng)被后臺(tái)處理過(guò)的數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確的把該工作人員確切的位置信息顯示在地圖軟件上，依據(jù)此種方式，地面調(diào)度室能準(zhǔn)確的掌握井下作業(yè)人員的位置。

2.1系統(tǒng)原理

（1）硬件

人員定位分站上安裝有動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器，產(chǎn)生的低頻編碼電磁波信號(hào)可以激活一定區(qū)域內(nèi)的身份標(biāo)識(shí)卡，被電磁波激活的標(biāo)識(shí)卡可以發(fā)射加密高頻載波信號(hào)，系統(tǒng)的信號(hào)接收器接受高頻載波信號(hào)之后進(jìn)行解密和校驗(yàn)，分站嵌入式處理器進(jìn)行信號(hào)處理之后，發(fā)送回執(zhí)。系統(tǒng)顯示屏幕上會(huì)顯示出下井工作人員的相關(guān)信息，且發(fā)出聲音提示，所有采集到的人員信息都存入通訊緩沖區(qū)等待通訊。

（2）軟件

井下人員定位系統(tǒng)采用三層軟件結(jié)構(gòu)，分別實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集分析、存儲(chǔ)、應(yīng)用功能，三個(gè)層次之間相對(duì)獨(dú)立但是聯(lián)系密切，單一部分的改變不會(huì)對(duì)其他層次產(chǎn)生影響，因此系統(tǒng)的使用、升級(jí)維護(hù)工作都比較方便。軟件運(yùn)行在Windows環(huán)境，有良好的兼容性，并且使用優(yōu)化算法解決了無(wú)閃絡(luò)局部刷新、智能合班、終端歸并等難題。

（3）邏輯結(jié)構(gòu)

煤礦井下人員定位系統(tǒng)主要有地面計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)、人員方位分站、動(dòng)態(tài)識(shí)別器、人員標(biāo)識(shí)卡等功能結(jié)構(gòu)。監(jiān)控中心的核心功能是收集全部定位數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析處理、存儲(chǔ)、屏幕顯示、人員查詢、畫(huà)面編輯。系統(tǒng)軟件主要負(fù)責(zé)收集人員信息編碼、識(shí)別/處理數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)、查詢以及打印報(bào)表。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸使用光纖通信，人員定位分站連接的動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器用于獲取人員定位信息，同時(shí)和監(jiān)控主機(jī)完成數(shù)據(jù)傳輸。人員標(biāo)識(shí)卡是井下工作人員唯一的身份認(rèn)證編碼信息，無(wú)線信號(hào)激活標(biāo)識(shí)卡之后，將發(fā)送編碼數(shù)據(jù)給動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器?，F(xiàn)在常見(jiàn)的人員標(biāo)識(shí)卡主要有礦燈式、礦帽式、卡片式等。

2.2功能實(shí)現(xiàn)

（1）監(jiān)測(cè)

人員定位系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)井下工作人員出入井時(shí)刻、重點(diǎn)區(qū)域出入時(shí)刻、限制區(qū)域出入時(shí)刻，準(zhǔn)確識(shí)別電機(jī)車等運(yùn)輸工具搭載的工作人員，一次性識(shí)別多個(gè)進(jìn)入某一區(qū)域的識(shí)別卡，還能夠識(shí)別標(biāo)識(shí)卡是否工作正常以及工作人員是否攜帶唯一標(biāo)識(shí)卡。系統(tǒng)還可以連續(xù)監(jiān)測(cè)寫(xiě)卡人員的位置，識(shí)別卡電量不足2.0V，目標(biāo)動(dòng)態(tài)識(shí)別器將會(huì)向系統(tǒng)發(fā)送低電量通知，系統(tǒng)將向操作員發(fā)出警報(bào)。

（2）管理

a.考勤

系統(tǒng)能夠記錄并統(tǒng)計(jì)攜卡人員下井次數(shù)、出入井時(shí)刻以及下井時(shí)間，獲得單個(gè)工作人員的班數(shù)、班次以及遲到早退情況，能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、生成報(bào)表，為考勤工作提供翔實(shí)的基礎(chǔ)信息。

b.安全管理

系統(tǒng)能夠使用不同的標(biāo)識(shí)、模擬圖形以及顏色動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)超時(shí)人員/超員人員、

重點(diǎn)區(qū)域出入人員/數(shù)量/時(shí)間、限制區(qū)域出入人員/數(shù)量時(shí)間、滯留時(shí)間/工作異常人員/時(shí)間、人員井下路線，了解所有異常情況，判斷是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)并通知管理人員及時(shí)糾正。

3.現(xiàn)階段我國(guó)井下定位系統(tǒng)發(fā)展存在的問(wèn)題

井下人員定位系統(tǒng)憑借著自身的優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用到礦井作業(yè)中。在應(yīng)用的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題，一方面，井下的環(huán)境不像地表的環(huán)境便于觀察，它通?？梢暥容^低、周圍的地形條件復(fù)雜、再加上井下作業(yè)時(shí)機(jī)器噪音較大，即使在出現(xiàn)危機(jī)情況，地面調(diào)度室人員向井下工作人員通過(guò)無(wú)線射頻讀卡基站發(fā)出的警示聲音，也不容易察覺(jué)。另一方面，多數(shù)的井下工作人員為了應(yīng)付井下考勤系統(tǒng)，可能出現(xiàn)一人攜帶多卡、一個(gè)人員幫助多個(gè)工作人員打卡的現(xiàn)象，這樣地面調(diào)度室的工作人員就不能，井下的作業(yè)人員進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，一旦發(fā)生安全隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成了事故災(zāi)難的發(fā)生。

4.井下人員定位系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的作用

4.1井下人員的查詢和監(jiān)控

礦業(yè)企業(yè)給每位員工配備的識(shí)別卡，調(diào)度室的系統(tǒng)能夠甄選井下工作人員的身份，身份的識(shí)別能幫助礦業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理，能夠有效的防止非該礦業(yè)的人員進(jìn)入?？梢酝ㄟ^(guò)井下人員定位系統(tǒng)軟件中的“所在科室”、以及“所在區(qū)域”查詢到井下人員的實(shí)時(shí)工作信息。在井下人員定位系統(tǒng)的監(jiān)控子系統(tǒng)中，可以通過(guò)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控視頻，準(zhǔn)確的了解井下工作人員的精確信息，以及各工作區(qū)域人員的整體分布情況，對(duì)于井下工作人員的姓名、職位、下井時(shí)間等都能準(zhǔn)確的掌握，嚴(yán)格規(guī)范井下作業(yè)的施工行為，避免安全事故的發(fā)生[2]。

4.2井下報(bào)警

在井下報(bào)警系統(tǒng)中，主要是系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警以及人員的報(bào)警。對(duì)于系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警來(lái)說(shuō)，在安全監(jiān)控報(bào)警中，按照礦區(qū)管理?xiàng)l例對(duì)井下作業(yè)超過(guò)八小時(shí)還未監(jiān)測(cè)到身份信息的工作人員，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的報(bào)警。工作人員在進(jìn)行工作的時(shí)間過(guò)程會(huì)導(dǎo)致，安全系數(shù)的不斷攀升，這時(shí)候系統(tǒng)的超過(guò)工作時(shí)間就自動(dòng)提示的超時(shí)警報(bào)，保證井下工作人員的人身安全。對(duì)于人員警報(bào)來(lái)說(shuō)，在如果井下的作業(yè)人員，在工作中遇到危險(xiǎn)事故發(fā)生的時(shí)候，也可以在自己的識(shí)別卡上按“呼救”鍵進(jìn)行報(bào)警求救。在礦業(yè)生產(chǎn)中使用井下人員定位系統(tǒng)能，幫助搜救人員準(zhǔn)確的找到發(fā)出警報(bào)人員的地理位置信息，能更好的組織救援。

4.3井下人員考勤

在井下人員定位系統(tǒng)中，建立井下人員的考勤制度。將員工的姓名、年齡、工作崗位、崗位級(jí)別等基礎(chǔ)信息全面的輸入到考勤數(shù)據(jù)庫(kù)中。建立井下員工基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)，是完善井下人員定位系統(tǒng)考勤制度的重要環(huán)節(jié)。井下工作的全部人員都要佩戴含有自身基礎(chǔ)信息，且能被無(wú)線射頻讀卡基站讀取的識(shí)別卡。實(shí)現(xiàn)人員信息的有效輸送、監(jiān)控、查詢，更科學(xué)的連接信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)。使用該系統(tǒng)的企業(yè)可以隨時(shí)進(jìn)行需選擇和組合查詢員工的考勤信息。井下員的考勤表不僅僅能如實(shí)的反應(yīng)員工上下班的真實(shí)情況，而且是作為員工考勤的重要內(nèi)容依據(jù)，這些信息內(nèi)容，企業(yè)可以直接的通過(guò)計(jì)算機(jī)打印、也能進(jìn)行在Excel中導(dǎo)入。需要注意的是，考勤信息的內(nèi)容主要包含識(shí)別卡的卡號(hào)、作業(yè)員工的工號(hào)、姓名、下井的時(shí)間、位置、工作時(shí)長(zhǎng)等信息。

4.4井下禁區(qū)警示

在各個(gè)礦井中都存在著非常危險(xiǎn)的區(qū)域，礦業(yè)企業(yè)可以讓有關(guān)部門(mén)對(duì)井下的區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)系數(shù)的監(jiān)測(cè)，幫助礦業(yè)企業(yè)設(shè)定井下安全風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，針對(duì)該區(qū)域，設(shè)置井下人員定位系統(tǒng)的禁區(qū)報(bào)警系統(tǒng)，和上文提到的井下報(bào)警系統(tǒng)的工作原理較為相似。當(dāng)工作人員誤進(jìn)禁區(qū)時(shí)，警示系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)提示，對(duì)闖入禁區(qū)的工作人員信息包括姓名、位置等準(zhǔn)確的發(fā)送到系統(tǒng)，井下礦區(qū)的巡查人員接到報(bào)警提示人員的信息后，立刻按照井下作業(yè)的安全管理步驟，找到工作人員，并將其安全帶離該危險(xiǎn)區(qū)域，避免事故發(fā)生[3]。

4.5井下救災(zāi)

在礦井中進(jìn)行救災(zāi)演習(xí)或者真實(shí)的事故發(fā)生時(shí)，這時(shí)井下人員定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于井下受到災(zāi)害影響到設(shè)施以及工作人員等，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的查詢，在巡查搜救人員的幫助下，將人員帶離事故危險(xiǎn)區(qū)域。還可以使用井下人員定位系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)，工作人員是否已經(jīng)進(jìn)行全部的安全撤離，能有效的避免事故的再次發(fā)生造成工作人員的二次傷害。在井下礦區(qū)發(fā)生水災(zāi)或者是遇到火災(zāi)事故時(shí)，可以通過(guò)地面調(diào)度室系統(tǒng)顯示的可能危及的井下區(qū)域，制定科學(xué)的解決方案，高效率的開(kāi)展井下工作人員的救援工作。在井下人員定位系統(tǒng)中不僅要進(jìn)行人員定位而且還要對(duì)井下的工作的車輛等設(shè)施進(jìn)行定位，形成完整的安全體系。

結(jié)語(yǔ)

井下人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用極大的提高了礦業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的安全調(diào)度工作效率、減少了傳統(tǒng)的檢查方式落后忽視的安全隱患問(wèn)題、在根本上預(yù)防了由于井下工作人員超時(shí)引發(fā)的事故災(zāi)難，在科學(xué)技術(shù)手段的不斷應(yīng)用之下，全方位的提高了礦井的預(yù)防災(zāi)難事故發(fā)生的能力、幫助礦業(yè)企業(yè)更好的發(fā)展、為其帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]鮑捷，祝穎，歐仁俠.有色金屬礦井下人員定位系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].世界有色金屬，2017，（19）：28-28.

[2]徐剛，張坤，胡艷芳.有源RFID技術(shù)在大紅山鐵礦井下定位系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015，（1）：207-209.

[3]向軍.井下人員定位系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2015，15（5）：82，98.