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摘 要：井下人员定位系统旨在加强矿山安全生产，通过对矿工出入井管理以及井下工作位置的精确检测，该系统达到对井下实时员工的实时轨迹的动态显示以及对于员工的考勤管理，对于突发紧急状况可以起到很好的预防以及危害紧急救援工作。
关键词：人员定位ZigBee矿山安全
一、引言
三山岛金矿是日处理矿量过万吨的大型矿山，矿山的工作大多集中在井下，井下的安全作业尤其是人员安全就显得尤为重要。伴随着井下巷道的不断向四周延伸，巷道纵横交错，人流车流量也日益增大，而井下的通讯情况又跟不上机械化程度的发展，而已如何更全面的在地面指挥和控制井下人员的动态就成了一个比较重要的工作重点。只有实时的了解井下人员的流动情况并加以跟踪才能在井下发生事故时在最短时间内报警并作出应急处理。通过对现场的人员状况（包括人员数量和地理位置）的判断为救援工作提供依据，从而能够在第一时间赶到现场，减少事故的伤亡率，提高抢险救灾的效率。井下人员定位系统的开发与应用正解决了这一难题。
二、人员定位系统在矿山应用的现状
目前各大矿山井下基本上采用的是基于RFID的人员跟踪系统。现有的RFID射频读写系统（包括SuperRFID），很难实现井下人员的区域定位和井下人员的考勤，从使用的技术上不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪。它存在几个弊端：
（1）人员定位卡有效工作时间短。如何开发低功耗、利用高效率的标识卡技术是系统发展中需要解决的一个问题。
（2）在高速条件下定位人员漏检率较高。
（3）定位精度低。由于井下无线电传播信道的复杂性和非线性，急需发展此种情况下的精确定位技术。
（4）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂貴
（5）单向信息传输，信息传输速率低。严重影响了系统的实时性。
（6）功能单一传统意义上的人员定位系统主要功能为人员位置跟踪、考勤等，功能单一。
三、基于无线网络传输技术ZigBee的人员定位系统的应用
矿用人员定位系统利用世界最新的无线射频技术、数据处理技术、数据通讯技术和地理信息系统，结合最新的无线网络传输技术ZigBee，定位专利技术及矿井下通信基站专利技术，在国内外首次以经济实用的方法，真正实现了井下人员的精确定位和其他各业务的需要。可提供丰富的数据、图形信息，能从地面实时监测井下人员、设备当前位置、行走路径，统计井下人员数量和分布情况，按照实际情况提供考勤功能，从而，在事故发生前，安全生产监控中心，可以随时掌握井下不同位置的各种安全生产的要素，从而采取积极有效的预防措施；事故发生后，可快速检索事故发生当时，甚至事故发生后相当一段时间内，井下工作人员的具体分布位置，从而制定出及时有效的抢救措施，并实施有效的现场抢救指挥。
三山岛金矿本次采用的系统正是基于无线网络传输技术ZigBee的人员定位系统。其分布图如图1所示，控制中心位于三山岛金矿科技信息部调度中心，由主服务器和主机以及液晶组合大屏构成。下设西山矿区跟新立矿区两个分支节点，同样包括服务器跟配套液晶屏，用以就地显示当前所在矿区下井人员情况。
图1三山岛岛金矿人员定位系统图
如图所示，部署定位基站13台，分别部署在副井井口、主混合井、措施井口、主斜坡道口、北斜坡道口、副井各中段码头门。在副井井口和主斜坡道口设有大屏幕显示设备，实时显示全矿井下人员的位置信息，信息内容可以按照所属单位或者分布地点两种方式进行分类显示。在副井井口设置无线中心节点，混合井井口采集数据方式采用无线通讯方式与副井井口连接，措施井井口数据用无线通讯方式与副井口连接，然后将新立矿区数据通过工业环网传输到矿指挥中心。斜坡道口与北翼斜坡道口数据采用直接接入工业环网方式同样传输到矿指挥中心，实现指挥中心的统一调度功能。
定位基站作用就是当有佩戴定位卡的员工经过此基站时将此人员的信息通过光缆传输的新立矿区的服务器，然后再通过工业环网传输到矿调度大厅，这样只要人员经过基站就会将其位置通过软件处理标注出来，形成一个人员实时位置动态图。以副井定位系统为例，副井井口以及井下八个中段，分别安装了读卡分站和位置标签，无线位置标签安装在人员进出位置，井口和各中段码头门，通过无线通讯技术ZigBee与读卡分站连接。位置标签采用电池供电模式，一次电池可以保证运行两年以上。当位置标签采集的人员数据后，经过打包处理发送给读卡分站，分站通过搭建好的光纤环网将数据传输到上位机进行处理并展现。系统为了跟定位基站配对，专门配备了专门的身份卡，身份卡采用了IP68高等级防护标准，医用高强度耐磨材料制作，体积小重量轻（30g一下）便于携带。身份卡供电采用可更换电池供电，一次电池寿命在两年以上，并且当身份卡电量不足时可以发送低电压报警数据到上位机，提醒用户及时更换电池保证设备的正常工作。同时每个人的定位卡上有一个紧急呼叫按钮，如果遇到突发情况只要长按5秒以上就可以第一时间将情况发送到距离最近的一个基站，然后传输到矿调度，调度大厅根据具体情况部署紧急应对措施。
为了防止出现短时间电力供应突发停止情况的发生，系统在上位机实现备用电源监控，当现场设备出现停电时，制动启动UPS供电，可以保证设备6小时以上时间的不间断供电，并且可以在上位机实时查看备用电源状态，用户可以准确的掌握井下设备的供电情况，当出现紧急停电情况时，可以及时安排人员处理，从而保证了系统的高效运行。
四、人员定位系统的具体应用效果
本系统可以实时动态显示井下的总人数，可以实时显示井下人员的分布位置及人数，可以以平面三维图形的形式实时显示井下不同区域的人员分布，可以对井下人员信息（如单位、姓名、职务、年龄、卡号等）进行编辑管理，具有对井下人员潮湿报警显示与统计功能，对定位基站具有设备自检和故障诊断功能，对井下人员的历史轨迹能够经行记录与回放，通过对人员信息的统计汇总实现人员考勤功能，能够实现下井人员月累计时间及班次的统计，同时系统预留了多个数据接口，支持用户夸平台WEB访问，支持客户及其他生产管理系统的数据访问。
目前为止，系统已投入生产使用接近一年，系统运行完好，很好的实现了预期的各项功能，相信随着矿山的不断发展，人员定位系统也会不断开创新的局面。
参考文献
[1] 李文江，陈宇，刘晓平，王军；基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统设计[J]；成都大学学报（自然科学版）；2008年04期.82-83.
[2] 孙仁锋；几种井下人员定位系统的对比分析[J]；矿山机械；2008年14期
[3] 孙继平；煤矿井下人员位置监测技术与系统[J]；煤炭科学技术；2010年11期.17-18.
[4] 许艳红；浅析RFID技术及其应用[J]；河北北方学院学报（自然科学版）；2009年02期.
[5] 耿萌；于宏毅；张效义；ZigBee路由协议分析与性能评估[J]；计算机工程与应用；2007年26期
关键词：人员定位ZigBee矿山安全
一、引言
三山岛金矿是日处理矿量过万吨的大型矿山，矿山的工作大多集中在井下，井下的安全作业尤其是人员安全就显得尤为重要。伴随着井下巷道的不断向四周延伸，巷道纵横交错，人流车流量也日益增大，而井下的通讯情况又跟不上机械化程度的发展，而已如何更全面的在地面指挥和控制井下人员的动态就成了一个比较重要的工作重点。只有实时的了解井下人员的流动情况并加以跟踪才能在井下发生事故时在最短时间内报警并作出应急处理。通过对现场的人员状况（包括人员数量和地理位置）的判断为救援工作提供依据，从而能够在第一时间赶到现场，减少事故的伤亡率，提高抢险救灾的效率。井下人员定位系统的开发与应用正解决了这一难题。
二、人员定位系统在矿山应用的现状
目前各大矿山井下基本上采用的是基于RFID的人员跟踪系统。现有的RFID射频读写系统（包括SuperRFID），很难实现井下人员的区域定位和井下人员的考勤，从使用的技术上不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪。它存在几个弊端：
（1）人员定位卡有效工作时间短。如何开发低功耗、利用高效率的标识卡技术是系统发展中需要解决的一个问题。
（2）在高速条件下定位人员漏检率较高。
（3）定位精度低。由于井下无线电传播信道的复杂性和非线性，急需发展此种情况下的精确定位技术。
（4）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂貴
（5）单向信息传输，信息传输速率低。严重影响了系统的实时性。
（6）功能单一传统意义上的人员定位系统主要功能为人员位置跟踪、考勤等，功能单一。
三、基于无线网络传输技术ZigBee的人员定位系统的应用
矿用人员定位系统利用世界最新的无线射频技术、数据处理技术、数据通讯技术和地理信息系统，结合最新的无线网络传输技术ZigBee，定位专利技术及矿井下通信基站专利技术，在国内外首次以经济实用的方法，真正实现了井下人员的精确定位和其他各业务的需要。可提供丰富的数据、图形信息，能从地面实时监测井下人员、设备当前位置、行走路径，统计井下人员数量和分布情况，按照实际情况提供考勤功能，从而，在事故发生前，安全生产监控中心，可以随时掌握井下不同位置的各种安全生产的要素，从而采取积极有效的预防措施；事故发生后，可快速检索事故发生当时，甚至事故发生后相当一段时间内，井下工作人员的具体分布位置，从而制定出及时有效的抢救措施，并实施有效的现场抢救指挥。
三山岛金矿本次采用的系统正是基于无线网络传输技术ZigBee的人员定位系统。其分布图如图1所示，控制中心位于三山岛金矿科技信息部调度中心，由主服务器和主机以及液晶组合大屏构成。下设西山矿区跟新立矿区两个分支节点，同样包括服务器跟配套液晶屏，用以就地显示当前所在矿区下井人员情况。
图1三山岛岛金矿人员定位系统图
如图所示，部署定位基站13台，分别部署在副井井口、主混合井、措施井口、主斜坡道口、北斜坡道口、副井各中段码头门。在副井井口和主斜坡道口设有大屏幕显示设备，实时显示全矿井下人员的位置信息，信息内容可以按照所属单位或者分布地点两种方式进行分类显示。在副井井口设置无线中心节点，混合井井口采集数据方式采用无线通讯方式与副井井口连接，措施井井口数据用无线通讯方式与副井口连接，然后将新立矿区数据通过工业环网传输到矿指挥中心。斜坡道口与北翼斜坡道口数据采用直接接入工业环网方式同样传输到矿指挥中心，实现指挥中心的统一调度功能。
定位基站作用就是当有佩戴定位卡的员工经过此基站时将此人员的信息通过光缆传输的新立矿区的服务器，然后再通过工业环网传输到矿调度大厅，这样只要人员经过基站就会将其位置通过软件处理标注出来，形成一个人员实时位置动态图。以副井定位系统为例，副井井口以及井下八个中段，分别安装了读卡分站和位置标签，无线位置标签安装在人员进出位置，井口和各中段码头门，通过无线通讯技术ZigBee与读卡分站连接。位置标签采用电池供电模式，一次电池可以保证运行两年以上。当位置标签采集的人员数据后，经过打包处理发送给读卡分站，分站通过搭建好的光纤环网将数据传输到上位机进行处理并展现。系统为了跟定位基站配对，专门配备了专门的身份卡，身份卡采用了IP68高等级防护标准，医用高强度耐磨材料制作，体积小重量轻（30g一下）便于携带。身份卡供电采用可更换电池供电，一次电池寿命在两年以上，并且当身份卡电量不足时可以发送低电压报警数据到上位机，提醒用户及时更换电池保证设备的正常工作。同时每个人的定位卡上有一个紧急呼叫按钮，如果遇到突发情况只要长按5秒以上就可以第一时间将情况发送到距离最近的一个基站，然后传输到矿调度，调度大厅根据具体情况部署紧急应对措施。
为了防止出现短时间电力供应突发停止情况的发生，系统在上位机实现备用电源监控，当现场设备出现停电时，制动启动UPS供电，可以保证设备6小时以上时间的不间断供电，并且可以在上位机实时查看备用电源状态，用户可以准确的掌握井下设备的供电情况，当出现紧急停电情况时，可以及时安排人员处理，从而保证了系统的高效运行。
四、人员定位系统的具体应用效果
本系统可以实时动态显示井下的总人数，可以实时显示井下人员的分布位置及人数，可以以平面三维图形的形式实时显示井下不同区域的人员分布，可以对井下人员信息（如单位、姓名、职务、年龄、卡号等）进行编辑管理，具有对井下人员潮湿报警显示与统计功能，对定位基站具有设备自检和故障诊断功能，对井下人员的历史轨迹能够经行记录与回放，通过对人员信息的统计汇总实现人员考勤功能，能够实现下井人员月累计时间及班次的统计，同时系统预留了多个数据接口，支持用户夸平台WEB访问，支持客户及其他生产管理系统的数据访问。
目前为止，系统已投入生产使用接近一年，系统运行完好，很好的实现了预期的各项功能，相信随着矿山的不断发展，人员定位系统也会不断开创新的局面。
参考文献
[1] 李文江，陈宇，刘晓平，王军；基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统设计[J]；成都大学学报（自然科学版）；2008年04期.82-83.
[2] 孙仁锋；几种井下人员定位系统的对比分析[J]；矿山机械；2008年14期
[3] 孙继平；煤矿井下人员位置监测技术与系统[J]；煤炭科学技术；2010年11期.17-18.
[4] 许艳红；浅析RFID技术及其应用[J]；河北北方学院学报（自然科学版）；2009年02期.
[5] 耿萌；于宏毅；张效义；ZigBee路由协议分析与性能评估[J]；计算机工程与应用；2007年26期