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［摘要］煤礦井下人員定位系統是煤礦智能化發展在安全生產上的重要技術。晉煤集團青洼煤礦在原有的kj69j人員定位系統無法滿足生產需求的情況下，對現有的設備進行了優化改造。通過選用CJJ02地面一般兼本安型環網接入器對傳輸方式進行改進，優化了包括定位精度在內的多個主要技術指標，提升了煤礦生產管理效率。
［關鍵詞］煤礦井下；KJ69J人員定位系統；CJJ02本安環網接入器；定位精度
0引言
在我國經濟和技術快速發展的背景下，智能化逐漸被各個領域廣泛應用［1］。其中煤炭行業智能化進展也是突飛猛進，智慧礦山的建設將成為大趨勢［2］。智慧礦山以物聯網、云計算、3G等信息技術為基礎，通過各種傳感器實現對礦山數字化、網絡化、模型化、可視化和智能化管理［3］。晉煤集團青洼煤礦因目前使用的KJ369型礦用人員管理系統無法滿足安全監控系統升級改造后的多網、多系統融合等聯動功能，且精度較低，因此選擇對原有的KJ69J人員定位系統及其配套軟件、設備進行優化改造。通過選用CJJ02地面一般兼本安型環網接入器對傳輸方式進行改進，優化了包括定位精度在內的多個主要技術指標，提升了煤礦生產管理效率。
1優化改造后的系統簡介
1.1優化改造后的系統組成。青洼煤礦優化改造后的人員管理系統如圖1所示。其中，地面設備主要由監控室的監控主機、監控備機、地面環網接入器等組成；井口唯一性檢測主要由安檢門、虹膜考勤機、閘機等設備組成；井下由環網接入器、礦用本安型讀卡器（含天線）、電源、無線接收器、標識卡等設備組成［4］。
1.2優化改造后的硬件組成青洼煤礦優化改造后的KJ69J人員管理系統主要由地面和井下2部分組成：①地面監控室安裝有監控主機、監控備機、聲光報警器和打印機。其中監控主、備機安裝有KJ69J人員定位管理系統軟件、人員定位管理WEB瀏覽軟件和礦用人員管理聯網接口軟件。人員管理系統軟件具有實時監測、精確查詢、安全保障、統計考勤、信息聯網功能，并實現聯網上傳。②采用井下環網交換機傳輸數據。井下監測系統由礦用本安型讀卡器、無線接收器、礦用隔爆本安型不間斷電源等設備組成。
2主要設備功能
2.1CJJ02型環網接入器。選用CJJ02地面一般兼本安型環網接入器，與井下千兆環網接入器通過原敷設的礦用阻燃通信光纜組成千兆工業以太環網，滿足礦井工業以太環網的建設要求［5］，實現以太網光信號與以太網電信號之間的相互交換。系統分站至傳感器采用MHYV1×4×7/0.52mm信號線纜傳輸，分站至環網接入器采用MGXTS-8B光纜傳輸。其中KJ69J-D2讀卡器分別使用2個與主井口、回風斜井井底讀卡器相接。
2.2KJJ58（A）型環網接入器。選用的KJJ58（A）礦用環網接入器與地面環網接入器通過光纜傳輸方式組成千兆工業以太環網。KJJ58（A）環網接入器主要布置在中央變電所和采區變電所。其中，上行傳輸方式采用MGXTS-24B光纜與機房環網接入器進行數據傳輸；下行傳輸方式采用MGXTS-8B光纜與分站進行數據傳輸。環網接入器主要由電源、網絡交換機、光纖收發器及各轉換單元組成，其工作原理如圖2所示。
2.3KJ69J-D2型讀卡器。選用的KJ69J-D2型礦用本安型讀卡器是以微處理器為核心的智能化礦用電子設備，結合目前最先進的無線電通信技術，并且集成WIFI模塊，對定位標識卡發出的無線編碼信號進行接收處理，可檢測到井下人員及機車等動目標的位置、編碼等信息，同時還兼容WIFI通信功能，通過KDW16B-18電源箱供電［6］。KJ69J-D2礦用本安型讀卡器在系統傳輸信道出現故障時可以保存不小于6000條的人員軌跡信息，以待傳輸恢復時，之前存儲的人員軌跡信息都可以傳輸到監測主機，從而可以使人員信息的存儲不間斷。礦用本安型讀卡器具有分站號顯示、通信狀態顯示、數據接收顯示等狀態顯示功能。讀卡器既可以通過光纜獨立組網，也可以通過光纜接入環網交換機的光口。其中，距離交換機100m以內的讀卡器可以通過網線連接至交換機，往下級聯的精確定位讀卡器可通過光纜連接；在工作面順槽等區域配備的PLC版本讀卡器可以通過雙絞線電纜級聯。KJ69J-D2讀卡器通過2個定向天線來覆蓋信號，天線單邊可以覆蓋約400m（直線無遮擋）。根據青洼煤礦井下的實際情況，讀卡器無線信號覆蓋半徑一般按300~400m設計。
2.4KJF80.2A型無線接收器。KJF80.2A型無線接收器可以同時接收2個頻率的無線編碼信號，并將接收信號通過RS485發到讀卡器。其4位數碼管既可以顯示已接收的編碼信號，也可以顯示處理器之間的通信狀態。接收器既可以在有瓦斯爆炸危險的區域使用，也可以在有輕微淋水和濺水的地方使用，但是嚴格要求使用區域無強烈沖擊和震動，并且周圍空氣中沒有腐蝕性氣體［7］。
2.5KDW16B-18型電源箱。KDW16B-18型礦用隔爆兼本安不間斷電源箱是直流穩壓電源，具有開蓋斷電、帶充電保護功能，防止過充電、過放電［8］。它不僅可以提供供電狀態時的輸出信號，還可以監視所配電源的供電情況。KDW16B-18型電源箱輸入電壓在AC95~726V，本安輸出1路，輸出電壓為DC18V，續航時間不小于4h，電源具有備用電源自動切換功能，轉換時間≤500ms。
2.6KJ69J-K2型標識卡。KJ69J-K2型標識卡選用的定位標識卡是采用先進的UWB射頻識別技術，安裝方式多樣，與礦用本安型讀卡器配套，可實現對井下人員及機車等動目標位置的監測。本標識卡為礦用本質安全型，可以應用于煤礦井下或巷道內有瓦斯、煤塵爆炸危險的環境。系統中最多可容納65535個定位標識卡，編碼固化不重碼。KJ69J-K2型標識卡自帶電池，由可充電電池組供電，每次充電連續工作時間不小于30d。能發送無線編碼和緊急呼叫信號，供礦用本安型讀卡器接收。有緊急呼叫按鈕，具備雙向通訊功能，并支持振動及聲光報警提醒。
2.7KXB18A型聲光報警器。選用KXB18A礦用本安型聲光報警器作為機房語音聲光報警和分站聲光報警設備，具備RS485接口。在地面機房聲光報警時，可關聯系統軟件，對系統中出現的相關報警或預警進行語音和聲光播報［9］。該礦用本安型聲光報警器可以通過其電源適配器來進行供電；上位機通過USB或RS232轉出485總線接口接報警器。
2.8唯一性檢測裝置。安檢門和虹膜考勤機用于有效控制讀卡器的識別區域，通過與人像識別、井下定位系統配套，實現對入井人員攜帶識別卡自動檢測判斷、身份確認及資格驗證，解決多帶卡、替代卡、帶壞卡等問題。發現多卡就地報警。
3設備傳輸方式
青洼煤礦人員管理系統主干網利用安全監控系統工業環網進行數據傳輸［10］；系統分站與主干網環網接入器之間選用百兆工業以太網光傳輸，環網接入器至分站采用MGTS-8B型8芯阻燃通信光纜，環網接入器百兆光口為E4-E8。中央變電所傳輸方式如圖3所示。
4結論
青洼煤礦選擇對原有的KJ69J人員定位系統及其配套軟件、設備進行優化改造。改造后的系統靜態定位精度≤30cm，采煤工作面及順槽和掘進工作面定位精度≤1m；可同時讀卡數量≥200個；系統巡檢周期≤5s；漏讀率≤10-4；傳輸誤碼率≤10-8；最大傳輸距離不小于15km。改造后的各項技術指標較原系統均得到優化，提高了安全生產智能化水平，隨時可以掌握員工的動態情況，保證了員工的生命安全。
作者:李文亮 楊藝帆 單位:晉城藍焰煤業有限公司古書院 礦晟泰能源投資有限公司采掘三隊