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一、井下無線電定位系統
（一）概述
由于井下采礦具有作業人員在井下流動性大、地面人員難以及時掌握井下人員分布和作業進展情況以及下井后就無法確切地知道他們所處位置等特點，礦井一旦發生透水、火災等事故時地面工作人員因不能實時了解井下情況，會給搶險救災工作帶來極大的困難。特別是在突發冒頂和人員被埋的緊急情況下，由于人工描述不清或不能及時精確、自動探測被埋人員的準確位置，在低效率的管理模式下喪失寶貴生命的有效搶救時間。井下定位系統的核心識別設備采用具有國際先進水平的SUPER-RFID技術，它能夠及時、準確地將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，救援人員也可根據井下人員及設備定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。
（二）無線射頻識別（RFID）技術
無線射頻識別（RFID）技術，是一種電子標簽或者無線標簽，利用無線射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。RFID已經在日常生活中得到廣泛的應用，RFID的發展得益于芯片技術、無線技術、無線通信技術、數據交換與編碼技術、信息化處理技術和計算機技術等關鍵技術的綜合發展。RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。成本的節約和效率的提升，促使RFID技術成為各個行業實現信息化的重要切入點。近年來，隨著在物流、制造、公共信息服務等行業的廣泛應用，RFID技術自身的產業化也在穩步發展之中，在行業中的應用也日益廣泛和深入。同時，RFID技術開始與通信技術以及互聯網技術融合，朝著構建一個實現全球物品、人員信息實時共享的物聯網目標邁進，而這也正是RFID產業長遠發展的動力所在。
（三）將RFID應用在礦井中的優勢
隨著科技的不斷發展，將先進的科學技術應用到井下作業中，既能夠有效地避免重大事故的發生或者將損失減小到最低，又能夠提高生產效率。我國現已有多家礦山企業開始嘗試RFID技術，來實現井下作業管理，這就是在RFID射頻識別技術的基礎上搭建的一條地面上下溝通的橋梁，使地面人員能夠及時動態地了解井下人員、車輛、設備的身份、分布以及作業情況，一方面可以應用于井下安全管理，一旦有事故發生，地面人員可以準確、及時、快速地進行搶險救災、安全救護等等；另一方面還可以改善井下的生產調度，通過動態地獲取無軌運輸設備的方位信息等，同時，該系統還具備人員考勤功能，亦可對進出礦場的人員及車輛進行身份識別，以保障礦場的生產安全和財產安全。
（四）井下定位系統構成及工作原理
1.系統構成
井下定位系統設備主要包括：中心站主機、數據通信服務器、人員定位系統、無線射頻單元識別讀卡分站以及識別卡、礦用人員管理系統軟件、信息傳輸接口、通訊電纜、礦用隔爆兼直流穩壓電源等組成。目前國內井下人員定位系統組成網絡結構大部分是采用的RS485遠傳網絡，它具有接線簡單、傳輸距離遠和可靠性高等特點。
2.工作原理
井下人員定位系統是根據現場實際情況和要實現的功能，在礦燈收發處、礦井出入口、各個巷道分叉口和作業人員可能經過的通道中安放若干個無線標識讀卡分站（每一臺具有不同的ID號），將它們通過網絡連線與地面控制中心的計算機聯網。每個井下作業人員攜帶的礦燈上安裝一個具有唯一標示號的無線標簽（標示號與標簽攜帶人的身份、礦名、作業大隊和班組在計算機數據庫里唯一對應），當作業人員出入井下時只要通過或接近安裝在通道內任何一個標識讀卡分站，基站即會自動識別到路過人的標示號并立即上傳到地面控制中心的計算機。計算機程序將無線標簽的標示號（對應到個人）、無線標識讀卡分站的ID號（對應井下的具體位置）、該基站返回的強度信號和確切時間等信息實時記錄到數據庫里，數據庫管理程序可以對庫里存放的信息很方便地進行查詢、統計和生成報表等操作。如某個人目前所處位置的查詢、某區域的人員情況統計并在基于地形圖的背景上顯示出來、地面人員對井下人員呼叫、井下人員向地面人員報警、利用統計和報表生成功能構成礦山考勤系統。除日常管理之外，最重要的是井下人員定位系統對現場緊急輔助救援工作具有不可替代的作用，萬一井下發生事故或災難，可在電腦上立刻查出事故地點的人員數量和事發后人員的動態分布情況，考慮現場環境等多種因素，為及時組織救援在極短的時間提供準確和科學可靠的決策依據。從而避免了傳統人工方式傳遞信息的低效率、不準確、救援的盲目性和冒險性，為有效地組織救援贏得寶貴的生命時間，使災難的危害降到最小提供非常重要的不可替代的決策支持。
二、井下定位系統功能
井下人員定位系統可以實現的基本功能如下：
（一）通過礦區圖形信息作為用戶界面可以實時顯示和查詢井下情況。
（二）任何時間段（計算機由記錄的）井下全部或某個識別讀卡分站范圍有多少人。
（三）每個人在井下任一時間用表格方式表示的活動軌跡。
（四）查詢一個人當前的實際位置，查詢一組人當前的實際位置。
（五）地面人員對井下人員呼叫或井下人員向地面人員報警，方便調度中心快速電話聯系該人員和出現緊急情況時及時組織救援。
（六）井下人員在井下超過工作和升井時間自動向地面值班人員報警，便于管理者及時查明原因和組織搜救。
（七）查詢相關人員在任一識別讀卡分站的到/離時間和工作時間等信息，用于督促和落實重要巡查人員按時準點到位進行各項數據的測試處理，從制度和技術手段上杜絕人為因素而造成的相關事故隱患。
（八）井下人員總人數在巷道中的實時動態分布圖，計算機程序管理背景是根據井下的實際現場情況制作的礦區巷道地理圖，井下人員分布情況可生動形象地顯示在屏幕上。
（九）數據庫操作管理界面采用具有權限管理的基于局域網模式，可實現多點共享供多個用戶同時在不同地點查看。
（十）自動統計算出各類人員井下的各類報表（月報、周報和日報，如果需要的話可以隨時生成），如生產作業人員出入井時間表、出勤報表、加班報表、統計管理人員的巡查情況報表、請假和缺勤報表等，若有必要還可與工資報表系統提供軟件接口。
（十一）參觀訪問人員所處位置實時監測，是否按要求到達指定區域或已進入危險地帶。
（十二）一旦發生事故，能及時查出有多少人遇險，遇險人員在哪里和確定他們的身份。
（十三）搶險救援時采用手持移動搜救器，快速準確地識別遇險人員被埋人員具體地點、深度和方位，及時搶救有生還可能的人員，明顯提高搶險效率和救援效果。
（十四）可實現井下設備管理包括井下車輛和其他重要移動設備的實時位置識別等。
三、井下定位系統的技術特點
（一）使用全球開放的ISM頻段，無須申請和付費。
（二）多功能：實現了井下人員實時跟蹤定位、輔助考勤、軌跡查詢等重要安全管理功能。
（三）高容量：在井下可容納數百個礦用型讀卡器，以及大型礦業數萬員工同時使用標識卡。
（四）無線標簽與讀卡分站之間可實現雙向高速數據交換，透明/加密傳送數據和信息，即應用靈活又保證了數據安全，為在人員定位網上擴展移動數據采集、地面井下雙向信息交換和移動瓦斯監測系統提供了平臺支持。
（五）多種技術集成：系統集成了RFID技術、無線數據傳輸、總線傳輸等。
（六）定位系統可以向目標發出呼叫信息，如一般呼叫、緊急呼叫、撤離呼叫等信息；可以呼叫一個特定目標，也可以呼叫多個目標（群呼）；信息可以在第一時刻立即傳達到每一個人，實現實時信息傳遞。緊急情況下，井下人員還可以通過便攜式卡向系統發出呼救信號，從而得到其他人員的及時救助。
（七）通過系統采集井下人員的分布情況，支持事故后準確地判斷人員所處位置，為實施應急救援創造有利條件。
四、井下定位系統作為輔助救援必要性
眾所周知，國內礦山企業事故時有發生，如何加強安全生產和安全監督工作力度，當災難降臨后如何提高救援和搜救工作效率，這類問題涉及國家、企業和個人的切身利益，涉及建立和諧社會維護安定團結局面的大事。因此，國家各級主管部門和企業領導應該盡一切可能將這類問題解決好。井下人員定位系統對現場緊急輔助救援工作具有不可替代的作用，萬一井下發生事故或災難，可在電腦上立刻查出事故地點的人員數量和事發后人員的動態分布情況，考慮現場環境等多種因素，為及時組織救援在極短的時間提供準確和科學可靠的決策依據。從而避免了傳統人工方式傳遞信息的低效率、不準確、救援的盲目性和冒險性，為有效地組織救援贏得寶貴的生命時間，使災難的危害降到最小提供非常重要的不可替代的決策支持。井下人員定位系統是整個礦山行業安全生產和穩定發展的需求，它可以提高安全生產和現代化管理水平，在災害輔助救援時發揮重要作用。盡管目前井下人員定位系統還不像瓦斯監測系統那樣已成行業的強制標準，但科學技術進步是礦山行業安全生產發展的必由之路，相信在不遠的將來，它的技術會不斷發展而其應用會得到進一步普及。
五、結論
樹立正確的安全文化對于礦山企業極為重要，礦山企業積極運用井下定位系統是體現為每一個群體對安全的態度、思維程度及采取的行為方式，其核心價值就是堅持以人為本，實現人的價值文化，并在企業的安全管理中發揮著重要導向和規范作用。未來運營良好的礦山企業一定要把建立安全文化作為企業管理的首要任務。
作者：張雯 單位：甘肅省無線電管理委員會辦公室
