学文网[摘要]：本文首先介绍了矿井人员定位系统及安装的必要性，然后分析了矿井人员定位系统的组成及工作原理，最后提出了促进矿井人员定位系统改进优化的措施及未来的发展趋势。
[关键词]：矿井人员定位系统 工作原理 改进优化 发展趋势
引言
随着科学技术的不断进步，信息化系统已在煤矿企业中应用和发展。在新形势下为了更好地处理煤矿井下的安全与生产、安全与效益的关系，提高煤矿企业抢险救灾的能力，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，同时为了改变一些煤矿企业对井下人员相对滞后的管理模式，实现管理的现代化、信息化，煤矿企业有必要引入人员跟踪定位及考勤管理系统来解决企业生产管理的实际问题，避免事故的发生，从源头上杜绝安全隐患。
一、 矿井人员定位系统的含义及安装的必要性
1.矿井人员定位系统的含义
矿井人员定位系统，是为人员安全所设置的管理系统。它集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理于一体，采用RFID远距离识别原理，将每个基站设置读卡点，下井人员和班组实行“一人一卡”制，该卡可视为“上岗凭证”或“坑道准入证”，更可视为下井人员的“护身符”。人员定位系统自2006年起开始应用于煤矿，目前多数煤矿均有安装。由于全国煤矿近年事故频频发生，国家煤监局要求，要用3年时间将包括井下避险系统和人员定位系统在内的安全保障措施，推行到我国所有煤矿。
2.人员定位系统安装的必要性
煤矿工人在矿井下生产，连必需的新鲜空气都要靠地面输入。在煤炭生产过程中，还要随时随地与目前科技无法预知的水、火、瓦斯、粉尘和顶板冒落等多种自然灾害事故作斗争。矿山的井工开采，环境相对密封，相互间的关联度大，任何一个个体的微小失误都可能对整个生产造成巨大的影响。井下生产设备多，人员多，情况复杂，并且处于一个不断的变化当中。因此，在煤矿井下安装人员定位系统是非常有必要的，煤矿生产过程中一旦出现问题可以及时处理，将损失降到最低，为保证职工的人身安全提供一份保证。
二、矿井人员定位系统的组成及工作原理
1.矿井人员定位系统的组成
矿山作业人员井下定位系统由无线编码发射器、无线数据监测站和无线接收器、数据传输网络、地面中心软件系统及服务器组成。无线编码发射器发出代表人员身份信息的射频信号，经无线接收器接收，无线数据监测站处理，通过数据传输网络上传到地面中心软件系统，经过分析处理在显示终端实时显示各种信息。
系统的组网方式一般为RS485单独组网、光纤+RS485或工业以太网+RS485。
地面中心站：主要由主控计算机（双机热备份）、传输接口、服务器、打印机等设备构成，完成数据收发、数据处理、数据查询、***形及报表显示和打印、屏幕提示报警等功能。
井下数据监测站：由监测站处理器和1～8个无线接收器构成，完成无线数据的接收和预处理以及和地面中心站的双向数据通信功能，并可控制报警器和提供开关量信号。
无线编码发射器：由微功耗CPU和发射电路组成，完成无线电编码信号的发射功能，采用自带电池方式。
传输通道：环网方式：采用工业以太环网；电缆方式：全部主传输为电缆，采用K***14传输接口；光缆方式：主干道用光缆，采用MT8000和KGT2A光端机。LED大屏：采用双基色（红、绿）屏。
2.井下人员定位系统的工作原理
人员定位系统主要实现井下人员及设备安全监测工作。在坑道、作业面的交叉道口安装监控节点和读写器，具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线和地面的监控。入井人员按照要求携带安装电子标签的产品。RFID读写器通过固定频率的射频载波向电子标签传送信号，电子标签进入读写器的天线工作区域后被激活，并将载有个人信息的射频信号经卡内收发模块发射出去；读写器天线接收到电子标签发来的射频信号，经过处理，提取出个人信息，记录井下工作人员经过时间、地点、活动轨迹等实时信息，自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料。
2.1射频识别技术
射频识别技术简称RFID，是引文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文称为无线射频身份识别技术，它的基本原理是利用射频信号及其空间藕合、传输特性，实现对静止、移动的待识别物品的自动机器识别并获取相关数据，识别工作无须人工干预，不需要直接接触，可工作于各种恶劣的环境。
RFID是由射频卡、读卡器及计算机通信网络和应用软件系统三个部分所组成，射频卡发射一特定频率的无线射频信号给读卡器，将其卡内的数据送出，此时读卡器中的射频模块开始工作，依序接收解读射频卡发来的数据，再通过计算机网络送给应用程序做相应的处理。
2.2 RS485总线
RS485总线标准由通讯工业协会制定，RS485作为一种多点、差分数据传输的电气规范已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一RS485是工业中使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络；最大传输距离1200 m，支持1200 m时为100 kb/s的高速度传输，抗干扰能力很强，布线仅有简单的一对双绞线。
RS485通信网络接口是一种总线式的结构，上位机和下位机都挂在通信总线上。在工业控制系统中，集通常一个集散控制系统由一个主控计算机（上位机）和一系列基于MCU的前端智能仪器（下位机）构成，它们之间再通过一定的物理媒介连接在一起，以完成必要的通信功能。
三、矿井人员定位系统的改进与优化及发展趋势
1.矿井人员定位系统容易出现的故障
1.1识别卡易发生故障，影响个别员工正常定位及考勤。
1.2井口考勤刷卡反应迟缓，读卡不灵敏。
1.3员定位主机数据库文件较大，影响到系统运行速度。
1.4有些工作面人员定位系统覆盖率较低。。
2.优化与改进措施
2.1识别卡管理问题。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，企业要长期满足对识别卡维护与更新。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
3.人员定位系统发展趋势
3.1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。
3.2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。
3.3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。
结束语：随着科技的不断发展，相信矿井人员定位系统还会有更好、更大的提升空间。所以，这就需要技术人员不断的去改进完善，以更加确保广大矿工兄弟们的井下作业安全。参考文献：
[1]王显***.煤矿安全新技术[M].北京：煤炭工业出版社，2002.
[2]王晓华，周晓光.射频识别技术及其应用[J].现代电子技术，2005.
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