井下人员定位系统

我国是世界第一产煤大国，煤矿矿山近3万多个 ，其中大中型煤矿500多个，小煤矿2万多个 ，井下工作人员超过100万人。我国煤矿矿井井下情况复杂，易发生瓦斯泄露，坍塌等致命事故 ，如果能随时掌握工作人员的具体位置，保证通信畅通 ，对救援和事故认定有巨大价值。

 

目前 ，由于电子信息技术的飞快发展 ，各种通信设备和计算机管理系统已在井上和井下发挥着巨大的作用。国内外的大型企业都在研发适用于矿井中应用的定位系统，由于GPS信号无法在地下使用，WIFI，射频等技术在井下得到了广泛的应用。RFID ( Radio Frequency Identification ) 又称为射频识别，能够在一定距离下通过射频进行信息传输，从而感应工作人员所携带的配套装备 ， 完成跟踪定位的目的。因此，在复杂封闭的井下 ，通过计算机系统，及时反馈人员位置 ，掌握 工作人员动态 ，保持通信畅通，对井下安全作业有巨大意义 。

 

 

井下人员定位系统需求分析

 

定位系统的基本要求是估计目标的位置 ，但根据不同的应用场合 ，定位系统的具体需求差异较大。基于井下人员的定位系统，系统定位空间是几百米至几千米的地下。系统的基本需求是在主要出入口识别射频标签，读卡器可以与上位机进行数据传输 ，用以实现自动考勤、搜寻确定目标位置、监控调度等多种管理功能。具体需求可细分为以下4点。

 

 

标签的要求

因为目标主要是人员，并以定位为主，所以选择射频识别标签应满足小体积，成本低，不需要外部持续供电，且便于携带。

 

成本的要求

读卡器的成本较高，井下人员的密度也不大，所以可采取在出入口和主要巷道口布设读卡器，在巷道中根据每台读卡器的读卡有效距离，布设读卡器，这样虽然不能实现无盲点定位，但基本上满足了定位的精度需求，同时也降低了系统硬件的布设成本。

 

定位结果的扩展应用

定位系统得到的实时定位数据后，还需要实现自动考勤、搜索特定目标、后台监控调度等多种管理功能。因此定位系统所得数据应能够容易地被其上位机系统所使用。

系统上位机软件

系统访问需验证身份；系统对用户设置权限，工作人员只有查询，信息提交等权限，可对数据库进行操作；系统记载所有员工的全面个人信息，便于需要时调用相关人员的有用数据；系统提供出勤表等员工上班隋况的记录功能，也包括对加班、请假和出差等情况进行详细记录并可查询历史数据；系统可实时查询显示下井人员的位置信息，有助于紧急救助；系统提供以往信息，协助了解井下人员活动规律。

定位系统在井下实现定位需要首先实现地理位置的数字化。将地 理位置数字化的方法是把井下根据定位精度的需求分成若干个子区域 ，每个子区域布设射频识别标签，按需求密度布放好基准标签后，井下的各个子区域就和布放的标签内的射频标识码一一对应。然后把这些信息存储在定位服务器中。这样通过读取一个数字信息标识码就能得到与之对应的位置信息。这种数字化的位置信息可以通过无线的方式上传到服务器，从而实现了井下地理位置信息的无线化。

 

定位终端读卡器读取井下人员随携带标签信息并根据基准标签计算出数字化的准确的地理位置信息 ，然后通过集成在定位终端上的Wi—Fi模块发送信息给接人点AP，AP与现有的井下以太网相连，把数据信员实现设计精度内的定位。 定位信息采集部分主要由定位标签 ，定位终 端组成。

 

定位标签每位下井人员身上都有，定位 终端根据定位精度需求每隔一段距离布设在巷道 壁上一个，由读卡器模块和W i—Fi模块集成，其中读卡器负责读取布置在井下人员身上的标签信息，Wi—Fi模块负责将读卡器读取到的信息转发出去。井下根据位置的不同布设阅读器：平面作业区的 阅读器安装在巷道的顶部，最佳高度是略高于人 员身高的高度。阅读器布设的密度能保证出入口巷道口无识别死角、巷道内保证2个阅读器无交叉覆盖即可。

 

井下人员定位系统的一个主要功能是根据井下上报的井下作业人员的位置信息对井下人员进行实时定位，正确掌握人员的实时位置。对每位井下人 员实时定位信息的记录还有利于 日后查询员工的历 史活动轨迹。记录活动轨迹的另一 目的就在于，当发生矿难时，通过人员轨迹来判断出受灾人员可能被困在井下的某一个区域内，便于搜救人员快速有效的救援。