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一、井下无线电定位系统
（一）概述
由于井下采矿具有作业人员在井下流动性大、地面人员难以及时掌握井下人员分布和作业进展情况以及下井后就无法确切地知道他们所处位置等特点，矿井一旦发生透水、火灾等事故时地面工作人员因不能实时了解井下情况，会给抢险救灾工作带来极大的困难。特别是在突发冒顶和人员被埋的紧急情况下，由于人工描述不清或不能及时精确、自动探测被埋人员的准确位置，在低效率的管理模式下丧失宝贵生命的有效抢救时间。井下定位系统的核心识别设备采用具有国际先进水平的SUPER-RFID技术，它能够及时、准确地将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。
（二）无线射频识别（RFID）技术
无线射频识别（RFID）技术，是一种电子标签或者无线标签，利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID已经在日常生活中得到广泛的应用，RFID的发展得益于芯片技术、无线技术、无线通信技术、数据交换与编码技术、信息化处理技术和计算机技术等关键技术的综合发展。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。成本的节约和效率的提升，促使RFID技术成为各个行业实现信息化的重要切入点。近年来，随着在物流、制造、公共信息服务等行业的广泛应用，RFID技术自身的产业化也在稳步发展之中，在行业中的应用也日益广泛和深入。同时，RFID技术开始与通信技术以及互联网技术融合，朝着构建一个实现全球物品、人员信息实时共享的物联网目标迈进，而这也正是RFID产业长远发展的动力所在。
（三）将RFID应用在矿井中的优势
随着科技的不断发展，将先进的科学技术应用到井下作业中，既能够有效地避免重大事故的发生或者将损失减小到最低，又能够提高生产效率。我国现已有多家矿山企业开始尝试RFID技术，来实现井下作业管理，这就是在RFID射频识别技术的基础上搭建的一条地面上下沟通的桥梁，使地面人员能够及时动态地了解井下人员、车辆、设备的身份、分布以及作业情况，一方面可以应用于井下安全管理，一旦有事故发生，地面人员可以准确、及时、快速地进行抢险救灾、安全救护等等；另一方面还可以改善井下的生产调度，通过动态地获取无轨运输设备的方位信息等，同时，该系统还具备人员考勤功能，亦可对进出矿场的人员及车辆进行身份识别，以保障矿场的生产安全和财产安全。
（四）井下定位系统构成及工作原理
1.系统构成
井下定位系统设备主要包括：中心站主机、数据通信服务器、人员定位系统、无线射频单元识别读卡分站以及识别卡、矿用人员管理系统软件、信息传输接口、通讯电缆、矿用隔爆兼直流稳压电源等组成。目前国内井下人员定位系统组成网络结构大部分是采用的RS485远传网络，它具有接线简单、传输距离远和可靠性高等特点。
2.工作原理
井下人员定位系统是根据现场实际情况和要实现的功能，在矿灯收发处、矿井出入口、各个巷道分叉口和作业人员可能经过的通道中安放若干个无线标识读卡分站（每一台具有不同的ID号），将它们通过网络连线与地面控制中心的计算机联网。每个井下作业人员携带的矿灯上安装一个具有唯一标示号的无线标签（标示号与标签携带人的身份、矿名、作业大队和班组在计算机数据库里唯一对应），当作业人员出入井下时只要通过或接近安装在通道内任何一个标识读卡分站，基站即会自动识别到路过人的标示号并立即上传到地面控制中心的计算机。计算机程序将无线标签的标示号（对应到个人）、无线标识读卡分站的ID号（对应井下的具体位置）、该基站返回的强度信号和确切时间等信息实时记录到数据库里，数据库管理程序可以对库里存放的信息很方便地进行查询、统计和生成报表等操作。如某个人目前所处位置的查询、某区域的人员情况统计并在基于地形图的背景上显示出来、地面人员对井下人员呼叫、井下人员向地面人员报警、利用统计和报表生成功能构成矿山考勤系统。除日常管理之外，最重要的是井下人员定位系统对现场紧急辅助救援工作具有不可替代的作用，万一井下发生事故或灾难，可在电脑上立刻查出事故地点的人员数量和事发后人员的动态分布情况，考虑现场环境等多种因素，为及时组织救援在极短的时间提供准确和科学可靠的决策依据。从而避免了传统人工方式传递信息的低效率、不准确、救援的盲目性和冒险性，为有效地组织救援赢得宝贵的生命时间，使灾难的危害降到最小提供非常重要的不可替代的决策支持。
二、井下定位系统功能
井下人员定位系统可以实现的基本功能如下：
（一）通过矿区图形信息作为用户界面可以实时显示和查询井下情况。
（二）任何时间段（计算机由记录的）井下全部或某个识别读卡分站范围有多少人。
（三）每个人在井下任一时间用表格方式表示的活动轨迹。
（四）查询一个人当前的实际位置，查询一组人当前的实际位置。
（五）地面人员对井下人员呼叫或井下人员向地面人员报警，方便调度中心快速电话联系该人员和出现紧急情况时及时组织救援。
（六）井下人员在井下超过工作和升井时间自动向地面值班人员报警，便于管理者及时查明原因和组织搜救。
（七）查询相关人员在任一识别读卡分站的到/离时间和工作时间等信息，用于督促和落实重要巡查人员按时准点到位进行各项数据的测试处理，从制度和技术手段上杜绝人为因素而造成的相关事故隐患。
（八）井下人员总人数在巷道中的实时动态分布图，计算机程序管理背景是根据井下的实际现场情况制作的矿区巷道地理图，井下人员分布情况可生动形象地显示在屏幕上。
（九）数据库操作管理界面采用具有权限管理的基于局域网模式，可实现多点共享供多个用户同时在不同地点查看。
（十）自动统计算出各类人员井下的各类报表（月报、周报和日报，如果需要的话可以随时生成），如生产作业人员出入井时间表、出勤报表、加班报表、统计管理人员的巡查情况报表、请假和缺勤报表等，若有必要还可与工资报表系统提供软件接口。
（十一）参观访问人员所处位置实时监测，是否按要求到达指定区域或已进入危险地带。
（十二）一旦发生事故，能及时查出有多少人遇险，遇险人员在哪里和确定他们的身份。
（十三）抢险救援时采用手持移动搜救器，快速准确地识别遇险人员被埋人员具体地点、深度和方位，及时抢救有生还可能的人员，明显提高抢险效率和救援效果。
（十四）可实现井下设备管理包括井下车辆和其他重要移动设备的实时位置识别等。
三、井下定位系统的技术特点
（一）使用全球开放的ISM频段，无须申请和付费。
（二）多功能：实现了井下人员实时跟踪定位、辅助考勤、轨迹查询等重要安全管理功能。
（三）高容量：在井下可容纳数百个矿用型读卡器，以及大型矿业数万员工同时使用标识卡。
（四）无线标签与读卡分站之间可实现双向高速数据交换，透明/加密传送数据和信息，即应用灵活又保证了数据安全，为在人员定位网上扩展移动数据采集、地面井下双向信息交换和移动瓦斯监测系统提供了平台支持。
（五）多种技术集成：系统集成了RFID技术、无线数据传输、总线传输等。
（六）定位系统可以向目标发出呼叫信息，如一般呼叫、紧急呼叫、撤离呼叫等信息；可以呼叫一个特定目标，也可以呼叫多个目标（群呼）；信息可以在第一时刻立即传达到每一个人，实现实时信息传递。紧急情况下，井下人员还可以通过便携式卡向系统发出呼救信号，从而得到其他人员的及时救助。
（七）通过系统采集井下人员的分布情况，支持事故后准确地判断人员所处位置，为实施应急救援创造有利条件。
四、井下定位系统作为辅助救援必要性
众所周知，国内矿山企业事故时有发生，如何加强安全生产和安全监督工作力度，当灾难降临后如何提高救援和搜救工作效率，这类问题涉及国家、企业和个人的切身利益，涉及建立和谐社会维护安定团结局面的大事。因此，国家各级主管部门和企业领导应该尽一切可能将这类问题解决好。井下人员定位系统对现场紧急辅助救援工作具有不可替代的作用，万一井下发生事故或灾难，可在电脑上立刻查出事故地点的人员数量和事发后人员的动态分布情况，考虑现场环境等多种因素，为及时组织救援在极短的时间提供准确和科学可靠的决策依据。从而避免了传统人工方式传递信息的低效率、不准确、救援的盲目性和冒险性，为有效地组织救援赢得宝贵的生命时间，使灾难的危害降到最小提供非常重要的不可替代的决策支持。井下人员定位系统是整个矿山行业安全生产和稳定发展的需求，它可以提高安全生产和现代化管理水平，在灾害辅助救援时发挥重要作用。尽管目前井下人员定位系统还不像瓦斯监测系统那样已成行业的强制标准，但科学技术进步是矿山行业安全生产发展的必由之路，相信在不远的将来，它的技术会不断发展而其应用会得到进一步普及。
五、结论
树立正确的安全文化对于矿山企业极为重要，矿山企业积极运用井下定位系统是体现为每一个群体对安全的态度、思维程度及采取的行为方式，其核心价值就是坚持以人为本，实现人的价值文化，并在企业的安全管理中发挥着重要导向和规范作用。未来运营良好的矿山企业一定要把建立安全文化作为企业管理的首要任务。
作者：张雯 单位：甘肃省无线电管理委员会办公室
