人员定位系统在钱营孜煤矿的优化与应用

□文/刘德峰

（皖北煤电集团公司钱营孜煤矿调度指挥中心 安徽·宿州）

近年来，我国安全生产形势逐步好转，但重特大事故时有发生，普遍认为管理上与安全投入都存在着不足，皖北煤电集团公司钱营孜煤矿是一个300万吨级的现代化大型矿井，一直致力于安全生产实现根本性好转，从实现管理的现代化、信息化入手，建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为目标的智能化系统，于2009年开始引入了北京富力通能源软件技术有限公司的KJ139（A）井下人员考勤定位系统。

新系统对煤矿入境人员进行实时跟踪监测和定位，随时清楚掌握每个人在井下的位置及活动轨迹。如果发生灾变，还可立即从监控主机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据。同时，也可利用系统的考勤管理功能，对下井人员进行考勤管理。2010年以来，钱营孜矿累计投入300余万元。在确保投入的科学、合理和高效的前提下，对人员定位系统不断进行优化与改进，来实现煤矿生产的健康、稳定发展。

一、系统设备

1、监控主机；2、KJ139-J矿用信息传输接口；3、KJ139-F隔爆兼本安型读卡分站 ；4、KJ139-D 矿 用 本 安 读 卡 器 ；5、KJ139-K识别卡；6、井口考勤显示部分。

监控主机与井下所有定位分站联接，与地面局域网联接，用于采集数据，刷新定位信息数据；矿用信息传输接口完成通讯信号的转换和本安与非本安运行环境的隔离传输；分站主要完成采集读卡器读到的信息并将其传输到地面；读卡器与分站相连，负责读取人员携带的识别卡上的信息，反馈到分站；识别卡为下井人员随身携带；井口采用双基色LED显示屏，实时显示入井考勤信息和井下人员工况。

二、系统结构与工作原理

应用最先进的射频识别与无线监控、计算机网络、总线通讯、数据库等技术。系统采用主从工作方式，由中心站计算机通过数据接口接到井下各个分站，系统现场设备层传输网络采用CAN总线网络结构，传输层采用钱营孜矿井工业以太网络传输。

钱营孜煤矿在井上调度指挥中心设置中心工作站，在井下相关位置布置KJ139-F矿用人员定位分站，在人员经过的重要场所布设KJ139-D矿用人员定位读卡器。人员定位KJ139-F分站通过环网交换机和地面中心控制计算机连接，KJ139-D读卡器和KJ139-F分站用4芯通信电缆连接，入井人员、车辆或设备通过携带KJ139-K矿用识别卡。当携卡人或安装有识别卡的移动物体进入分站信号辐射区范围内时，识别卡主动发射卡号给射频收发器，并由射频收发器在分站巡检时上传给分站。数据记录在分站存储器内，分站再将进行初步分析存储。若干个定位分站将各处采集来的人员流动信息通过通讯电缆或其他通讯方式回传到地面调制解调器，并将解调信号送入中心站计算机数据库。系统软件经过处理，将进出矿井的人名、时间等信息显示到计算机显示屏，同时将系统定位数据显示到计算机屏幕、大屏显示系统，并可根据需要统计打印报表。为生产调度指挥、安全监测、人员考勤、紧急情况处理以及其他安全工作提供了科学的理论依据。（图1）

三、系统主要功能

动态目标的实时定位跟踪查询；历史数据的查询和报表打印；考勤功能：可以自动统计下井人员的上下井时间，有效防止早升现象；可以实时反映井下人员的流动路线、地点，救护功能；门禁功能；软件系统可采用B/S及C/S模式，权限分级管理，在软件里设置用户权限，系统管理员可随时添加/删除用户，分配权限，不同权限的用户所允许使用的功能不同。

图1 系统结构图

1、人员信息实时查询。实时分析处理并在计算机屏幕上实时显示当前矿井下各巷道人员分布情况等。查询子系统功能包括查询当前井下人员的分布情况和数量，查询任一入井人员当前井下位置，查询任一指定分站附近的人员情况，并进行实时跟踪显示。（图2）

2、人员考勤。包含工时统计，班次统计等。

3、人员活动轨迹管理模块。主要是针对人员在井下活动轨迹的纪录，实现对井下人员活动路线、滞留时间及目前所处位置的管理。

4、个人编码器管理模块。包括全体员工数据管理、员工资料管理、员工信息。

5、系统维护模块。主要是完成对整个管理系统进行初始化操作和对各种与系统相关的重要数据进行维护的功能。此模块只能由本系统的超级用户来完成。维护项目包括：基本信息维护、操作人员维护、巷道各基站维护、数据库维护等。

四、系统主要特点

1、能准确地反映井下人员数量。能作为考勤的参考依据，将井下人员信息及出入井信息显示在井口LED大屏上，供出入井人员准确掌握自己的出入井信息。

2、系统漏读率低。能够精确定位，具备求救、救灾报警功能。

3、门禁报警功能。在下井人员误入盲巷等一些重要峒室时，系统发出报警声音提示有人员进入。

4、定位更精确。通过给不同的读卡器标上序号，使人员流动的情况更加直观地表现出来，能够更加有效地跟踪、定位，更加有效地反映人员的活动情况。

5、紧急呼叫。井下对井上求救呼叫；对于井下出现的紧急情况，井下的矿工可以向井上调度指挥中心发出呼救信号，调度指挥中心可以根据情况的紧急程度，判断是否需要对其救援或通知井下人员撤离。

6、电源检测。当定位卡电量不足时，系统可自动检测，提醒系统维护人员更换定位卡电池，标识卡内的可更换高能电池容量一次寿命可使用半年以上；交流电源停电或直流电源供电故障时有报警显示。

五、系统改进与优化

钱营孜煤矿人员定位系统自2009年初安装以来，运行稳定，为安全生产提供了大量数据依据，也为下井人员的考勤做出了一定贡献。但是，自系统运行以来，也发现了一些不足：

1、识别卡易发生故障，影响个别员工正常定位及考勤；识别卡电池欠电现象比较严重，目前电池寿命为6个月，针对钱营孜煤矿2，000多张卡，平均每天有10张卡会欠电，增加了维护量。

2、井口考勤刷卡反应迟缓，读卡不灵敏。井口考勤计算机系统运行缓慢，且和人员定位主机数据库连接时断时续，人员信息不能及时刷新，从而只听见刷卡机响，不见LED显示；经过对网闸的系统监测日志及资源占用率分析，发现网闸外网侧CPU占用率太高，经过和联想网御技术人员沟通，判定为蠕虫类病毒攻击所致。这个问题会影响井口考勤计算机和人员定位主机数据的同步速度。

3、人员定位主机数据库文件较大，影响到系统运行速度。

4、个别工作面人员定位系统覆盖率低。

5、当前井下人员实时显示延时，经过对巡检平台巡检日志分析，人员定位地面15com线程的1号分站数据上传延时20分钟左右，从而造成人员定位系统当前井下人员实时显示延时。

图2 井下人数实时分布

针对以上问题，钱营孜矿进行了以下改进与优化：

1、识别卡管理问题。目前识别卡管理做到了发现问题当天解决，最大化地保证员工的正常考勤及井下准确定位，但目前对识别卡的巡检力度远远不够，发现问题的力度不够。应通过以下途径来解决：①矿灯房增加人员加大对识别卡的检测力度；②员工定期检查自己所佩戴的识别卡，发现指示灯部正常闪烁要及时到矿灯房登记，以便及时得到维修；③对于损毁识别卡，富力通公司会将长期满足对识别卡维护与更新。

2、升级井口考勤计算机系统、修补漏洞，查杀病毒；提高井口考勤显示系统运行速度。

3、人员定位主机使用的工控机换成服务器，以保证更高效的采集、处理数据；清理人员定位主、备机数据库过期文件，收缩数据库，升级系统巡检平台软件，做好系统双机热备，使系统更稳健地运行。

4、按轻重缓急合理分配、安装设备，实现人员定位系统井下全覆盖，保证入井人员精确定位。另外，对原有的读卡器位置进行合理的移动，使其能更好地对重点区域进行监控。

5、对于使用单位反映的井口检卡迟缓、检卡距离短问题，我们已采取部分技术改进措施。在现有系统硬件设备的基础上通过以下几步措施：①对井口分站程序进行升级，优化KJ139系统的总线负载效率，提高系统巡检的有效传输速率；②专设井口检卡有源读卡器，有源读卡器直接与井口检卡控制主机进行连接，连接速率由4.8K提高到19.2K，可有效读卡不小于900张不堆卡；③井口检卡主机与KJ139主机连接用于实时同步基础数据，便于准确显示人员信息；④将井口两台分站通讯板更换为大容量具有无效数据（重复数据）清除功能的新通讯板，将副井上口的读卡器从3台改为2台，灯房的读卡器从2台改为1台。这样做可以减少无效数据的上传量，减小系统解析、存储、发布人员信息的压力，提高系统运行速度。

六、人员定位系统发展趋势

1、无源识别卡。只能实现考勤，不能双向互动的实现井下人员实时管理。

2、有源识别卡。可以实现井下人员紧急呼救，以及地面呼救井下人员。无源卡则不能完成这个功能。

3、由于避灾救援和紧急呼救的需要，目前定位系统正在向有源识别卡方向发展。新一代识别卡除了可以实现井下地面相互呼救之外，还可以实现任何两个人可以把识别卡当作手机在井下实时通话。这也是人员定位系统的发展趋势。

七、应用效果评价

随着工作面不断地回采与更替，人员定位系统也在不断地改进与优化，总体来说，钱营孜人员定位系统极大地方便了地面管理人员对井下的实时监控，与其他煤矿系统相配合，为事故的预防与灾后处理提供客观的事实依据，为井下考勤制度提供有力的数据，为煤矿的安全生产和日常管理以及事故急救带来了新的契机。

[1]杨建新，马新涛，石宏杰等.井下通信与人员定位系统在煤矿的应用[J].山西煤炭科技，2007.B06.

[2]陆庭侃，王勇，彭超.人员考勤定位系统在陕西柴家沟煤矿的应用[J].西北煤炭，2006.4.

[3]王显政.煤矿安全新技术[M].北京：煤炭工业出版社，2002.