煤礦行業(yè)是我國安全生產(chǎn)的重特大事故易發(fā)行業(yè)，多年來一直困擾著我國礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)問題。由于礦難頻發(fā)，很多安全事故是由于違章指揮、作業(yè)不規(guī)范、監(jiān)管不嚴等因素造成的。為切實提高煤礦事故應(yīng)急救援能力，國家相繼出臺多項政策鼓勵煤礦企業(yè)進行信息化、智能化建設(shè)。其中，利用人員定位技術(shù)可對井下所有作業(yè)人員實現(xiàn)精準定位管理、精確作業(yè)、實時報警。實現(xiàn)礦井信息化、智能化管理。并實現(xiàn)人機交互、遠程控制、安全預(yù)警、緊急救援等功能，有效保障生產(chǎn)安全。人員定位系統(tǒng)通過對井下人員進行定位、追蹤、跟蹤、監(jiān)測等，實時掌握作業(yè)人員位置、軌跡、活動軌跡，做到人員安全位置精準定位、實時報警和實時控制技術(shù)支持。定位技術(shù)通過定位系統(tǒng)實時定位，系統(tǒng)可實現(xiàn)井下人員實時定位和軌跡查詢、作業(yè)軌跡回放等功能，可對現(xiàn)場人員進行安全管理，提高現(xiàn)場應(yīng)急處置能力和保障礦山安全生產(chǎn)效率及效果。
一、井下式高精定位系統(tǒng)介紹
針對井下復(fù)雜的環(huán)境，在井下式高精度定位系統(tǒng)中，利用傳感器接收到井下空間信號后，自動產(chǎn)生信號強度、頻率和信噪比，并將信號經(jīng)過解算得到所需距離，再通過專用天線發(fā)射出去。同時定位系統(tǒng)通過使用天線來獲取基站發(fā)射的信號強度、時間、方位、速度等信息。而接收模塊發(fā)出的信號強度值越大，表明該臺物的相對位置越高。根據(jù)測量結(jié)果，輸出相對于傳感器接收到的時間或距離的乘積來計算。在高精度定位系統(tǒng)中，所需精度是一個重要指標。1平方米內(nèi)能夠識別的障礙物數(shù)量越少距離就越遠。如：室外環(huán)境下能保證精度0.05米；室內(nèi)定位系統(tǒng)采用目前最新高科技紅外熱成像技術(shù)將地面上的物體與井下復(fù)雜的磁場、陽光折射等外界因素進行融合分析產(chǎn)生物理量來測量物體方位角數(shù)據(jù)以及計算時間等復(fù)雜操作進行精確建模，最終實現(xiàn)空間定位、精確定位和智能管理等功能。通過井下高精度定位系統(tǒng)監(jiān)測井下作業(yè)人員位置信息，可對各井口人員進行實時監(jiān)控，做到井下人員實時身份認證、軌跡查詢與軌跡回放等功能。
二、設(shè)備選型與設(shè)計思路
針對煤礦井下作業(yè)人員的定位，可通過部署在井下的測速儀、基站等設(shè)備對井下定位人員進行定位服務(wù)，實現(xiàn)實時遠程控制。通過該系統(tǒng)的實時定位和軌跡查詢，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)人員的安全定位管理、精確作業(yè)、實時報警的功能。為了保證安全生產(chǎn)，在設(shè)計時首先要解決好定位問題。對于智能采礦應(yīng)用來說，定位系統(tǒng)是必不可少的重要技術(shù)手段之一。對井下人員定位系統(tǒng)提出了更高精度的要求。高精度定位技術(shù)能夠確保車輛能夠準確地跟蹤和識別實時位置信息；對人員活動軌跡能夠自動顯示并錄像；為系統(tǒng)提供有效的控制手段和技術(shù)支持；對人員的定位能對重點區(qū)域進行布防管理；在井下安裝位置、人員信息定位卡在井下位置；定位數(shù)據(jù)回放數(shù)據(jù)；在人員出現(xiàn)異常情況時能夠報警。通過系統(tǒng)將現(xiàn)場作業(yè)人員信息）數(shù)據(jù)匯聚分析后產(chǎn)生對礦井下作業(yè)人員位置、軌跡、活動軌跡情況、狀態(tài)信息采集情況的決策與管理需求；對人員進行狀態(tài)評價并實時提示給系統(tǒng)服務(wù)器等相關(guān)部門以實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)輔助決策能力。
三、系統(tǒng)功能設(shè)計
1、定位：能精確定位現(xiàn)場人員位置、軌跡、活動軌跡；
2、監(jiān)控中心實時掌握各個監(jiān)測點周邊的實時環(huán)境；
3、管理：作業(yè)人員管理、報警、人員位置監(jiān)測、軌跡查詢、工作軌跡回放等。
4、定位：實時更新；
5、設(shè)備：礦燈、防爆開關(guān)、警示燈、聲光警示燈等；
6、統(tǒng)計：員工工作歷史及安全記錄；
7、輔助決策：實時分析工作狀態(tài)及歷史數(shù)據(jù)軌跡等；
8、應(yīng)急報警：實時情況顯示；應(yīng)急聯(lián)動：立即到達現(xiàn)場報警；調(diào)度人員趕到現(xiàn)場。
四、系統(tǒng)整體架構(gòu)及應(yīng)用要求
目前我國礦山行業(yè)應(yīng)用的實時監(jiān)控系統(tǒng)主要包括預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防安全管理系統(tǒng)、緊急救援系統(tǒng)。其中定位、報警系統(tǒng)可對每一個作業(yè)人員位置軌跡、活動軌跡進行實時監(jiān)控，形成實時數(shù)據(jù)記錄于系統(tǒng)中后臺和數(shù)據(jù)庫中進行分析統(tǒng)計。平臺可分為以下幾大部分：
①生產(chǎn)調(diào)度中心：在礦山內(nèi)生產(chǎn)各作業(yè)區(qū)域的設(shè)備和管路實現(xiàn)智能感知和控制功能；
②作業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測：對當班作業(yè)人員實時掌握動態(tài)；
③生產(chǎn)監(jiān)控及緊急救援；作業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)管理和實時報警；智能系統(tǒng)報警。
通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控平臺進行實時通訊與交互；當監(jiān)測到異常時及時發(fā)出報警聲，以便于相關(guān)部門進行處理；系統(tǒng)可實現(xiàn)相關(guān)職能部門對生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場人員的動態(tài)監(jiān)控；進行事件統(tǒng)計和分析，并可以對現(xiàn)場進行事件處置和遠程指導(dǎo)。實現(xiàn)了對現(xiàn)場作業(yè)進行動態(tài)管理和實時預(yù)警，實現(xiàn)對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行遠程把控和管理，提高現(xiàn)場管理效率和工作效率。同時加強安全防范。