1、应用背景

煤炭工业是我国当前安全生事故多发的重点行业，仅2009年遇难人数超过10人以上的事件就有：

2009年2月22日，山西西山煤电集团屯兰煤矿南四盘区发生瓦斯爆炸事故，78人遇难;

2009年4月4日，黑龙江鸡西市鸡冠区天源公司金利煤矿井下发生透水事故，12人遇难;

2009年5月30日，重庆市綦江县同华煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，30人遇难;

2009年6月17日，贵州黔西南州晴隆县中营镇新桥煤矿发生透水事故，16人遇难;

2009年9月8日，河南省灵宝市金源矿业公司王家峪矿井下发生火灾事故，13人遇难;

2009年9月9日，河南平顶山新华四矿瓦斯爆炸事故，54人遇难;

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中国煤矿的地质埋存条件复杂，高瓦斯矿井数量较多，开采自动化程度低，95%以上要靠井工开采，矿难频频发生。如何在提高产能的同时加强安全生产，一旦出现事故时能快速高效地进行搜救，从而降低死亡率是每一个矿区的管理者需要思考的问题。

目前，我国大中型煤矿已大量装备了各种煤矿安全生产监控系统，这些系统的应用改善了我国煤矿安全生产状况。但依然还普遍存在入井人员管理困难，井上人员不能及时了解井下人员的动态分布，以及煤矿设备发热不能及时检测的情况。一旦事故发生，就无法准确定位井下人员的位置，难以进行及时可靠的抢救，安全救护的效率低，效果不理想。

2、系统原理

井下人员定位及设备无线测温系统是基于最新ZIGBEE技术、实时数据采集与传输方法，以及先进软件设计理念而开发的井下人员定位及设备无线测温系统。井下人员定位及设备无线测温系统通过建立一个完整、灵活和实时的监测管理体系，对井下作业人员的位置与分布、进出巷道的权限管理、生产计划的安排、生产物资的安全流动及设备发热状况等进行动态跟踪控制，以实现井下管理的信息化和可视化，提高煤矿开采生产管理和作业安全的水平。

2.1、功能实现

1)井下生产人员和设备的跟踪功能

井下人员定位系统的高精度监测器分布井下各主要场所、工作面和巷道等，当佩戴有电子识别卡的生产员工或设备通过监测器的识别区域时，监测器将接收到该电子识别卡的身份编号，并将该身份编码传输到井上监控中心。每个身份编码都是独一无二的，通过该身份编码，可识别每个入井出井员工或设备的移动轨迹，从而实现目标的跟踪与管理。井下人员定位系统实行主动式监测方式，被测目标无负担，识别距离远。井下工作人员无须增加携带装备，无须主动进行任何操作。

基于如上的技术设计，井下人员跟踪管理系统可以实现：

移动目标的跟踪：系统结合井下电子矿图，可以实时显示整个矿井以及各个盘区、煤层的人员的数量和分布;显示指定人员的移动路线;对指定人员进行定位和跟踪;查询特定人员在井下的位置。可以实时显示定位信息，也可以查询某一历史时刻的定位信息。

2)生产人员的考勤与日常管理功能

生产考勤与人员管理：能够准确统计矿工人井、升井时间，并可按班次按部门生成日考勤、月考勤统计等报表。在每一班末，对当班人员进行清点，如发现有人员丢失则报警，以便值班人员核查;如果发现人员在井下工作超过规定时间，系统自动报警并给出相关人员的名单等信息，同时通过射频标签报警以便通知相关人员。当矿井发生紧急事件时，可以快速确定人员的位置，及时开展搜救工作。

3)井下设备无线测温系统

井下设备本身和设备之间的连接点会出现发热现象。随着负荷的增大，导致连接点发热并形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化，电阻增大、再度升温直至酿成事故。

无线测温系统主要针对：设备本身及设备之间连接点的温度进行监测。如遇到过高温时，系统将发出警报，通知管理者及时采取措施，以防事故发生，造成人员及财产的损失。

昊天科技设备无线测温系统有以下特点：

射频技术的引入使采集安全可靠

计算机可根据温度探头的ID号自动确定各监测点的温度

采用了无线传输方式，安装维护方便，成本低，保障电网系统的安全灵活

传感器24小时自动定时发射数据，计算机实时收集并记录所有监测点的温度数据，发现异常立即报警

系统具有预测分析功能，可以及时预警，把故障消除在萌芽状态

采用数字温度传感器直接测量电力接点的温度，提高了系统的精确度

采用看门狗电路和加密单元，电路可以使系统自动复位，使传输的数据更加可靠

2.2、系统组成

井下人员定位系统

井下人员定位系统采用ZIGBEE识别技术，识别载体由电子识别卡、监测器组成。

1) 电子识别卡

识别系统的数据载体，载有标签的身份编码(ID)信息;

2) 监测器

接收电子识别卡反射回的微波合成信号后，读取电子识别卡中的ID信息，然后将信息发送到地面监控中心;

原理图

设备无线测温系统

1) 温度传感器

测量设备本身及各设备间连接点的温度，每个传感读头都有唯一的(ID)信息;

2) 温度监测器

读取到温度监测器的数据后及传感读头的ID信息，将信息发送到地面监控中心;

3、系统组成

3.1井下部分组成

井下人员定位系统

井下部分实现员工或者设备身份编码数据的读取，并经防爆电缆实时传输到井上部分。

井下部分以防爆电缆作为主传输途径(CAN总线形式)，主要由读卡分站、电子监测器、防爆电源等组成。读卡分站固定安装在各主要巷道的进出口，汇总该读卡分站下监测器的数据信息。电子监测器安装在井下主要位置或危险位置，如交叉道口、工作面、危险场所(如盲巷、掘进头等)、地面主要出入口等需要监测的地方安装，不断地进行数据巡检和信号采集。整个井下系统以分布式形式安装，以保证系统的稳定性与可靠性。电子识别卡分为员工识别卡和设备识别卡。员工识别卡由员工随身佩戴(如安装员工的安全帽上、腰带或矿灯等)，不需要附加携带设备，设备识别卡安装上下井需要监控的大宗设备或移动目标上，如车辆等。

设备无线测温系统

温度传感器的读头安放在每个设备及设备连接点等需要检测温度的地方，管理人员手持温度传感器，读取传感器采集的温度数据信息，并将此信息传递给数据终端，系统中断可设定温度界定值，若出现超出界定值的情况，系统将发出警报，通知管理者，以便管理者在第一时间内采取措施。

系统原理

3.2井上部分

井上部分根据接收的各个员工和设备身份编码，匹配数据库中各身份编码对应的身份信息，如姓名、班组、工种等，并实时显示在监控屏幕上和存储在电脑数据库中备用。

井上部分以以太网为主要传输的途径，包括位于监控中心的数据库服务器、监控电脑、打印机等设备。数据库服务器存储了对应电子识别卡的人员姓名或设备名称、编组、班号、考勤记录等数据信息。通过实时采集到的电子识别卡信息，匹配记录在数据库服务器的个人和设备信息，可以实时地完成井下人员与设备的跟踪定位工作。利用局域网，也可以使安监局、矿务局以及相关的客户端(相关部门)，实时了解井下人员和设备情况。

4、系统流程

井下人员定位系统：

当携带电子标签的员工或设备通过监测器的识别区域时候，监测器将会被激活，并将该监测器的标识信息发送给监测器;

监测器接受到个人信息后，经处理发送到上层的读卡分站;

读卡分站实时地将数据信息通过防爆电缆传输到井上;

监控动态接收到各个井下电子监测器的信息，提取数据库中存储信息。管理人员可以实时看到监控目标的情况，对不同区域或待定目标进行锁定式监控，对受控人员与设备进行动态管理与调度。确保紧急情况下可以及时采取相应的应急措施。

煤矿安全信息监控系统是一个集采集、输入、存储、检索、查询与分析空间数据于一体。通过账号授权形式，可以给不同的客户端进行授权，使各个相关部门能够了解特定组成员的活动轨迹。

设备无线测温系统：

在每个需要监测温度值变化的设备和设备连接点上安装温度传感器标签

物联网无线节点读取该传感器标签的ID信息及温度值，并通过无线方式传递给系统终端

系统终端将对温度值进行记录及比对，如超出界定值，系统将发出报警，告知管理员有异常现象。

作者：北京昊天同泰科技有限公司 来源：RFID世界网