緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的1篇煤礦井下人員定位管理系統技術探析范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

摘要：煤礦井下環境惡劣，存在較多的安全隱患，為保障井下人員的安全，需要加強安全管理。定位管理系統可以為煤礦安全管理提供有力支持，借助該系統，不僅能夠實現煤礦井下人員的考勤管理，而且還能對其進行實時定位。為進一步優化和完善定位管理系統的功能，應把握關鍵技術，加強系統改進，提升系統應用效果，助力煤礦安全生產。基于此，就煤礦井下人員定位管理系統關鍵技術進行探究，僅供大家參考。

關鍵詞：管理系統；煤礦；人員定位；關鍵技術

0引言

定位管理系統可以為煤礦安全管理提供有力支持，但目前市場上的人員定位系統仍存在一定的問題和不足，例如標識卡及功耗大等方面的問題，讀卡器的抗干擾能力難以滿足煤礦安全管理需求，這會給煤礦安全管理帶來不利影響[1]。針對這種情況，應結合煤礦井下安全管理需求，根據無線電波傳輸特性，加強關鍵技術研究，推動技術水平的提升，增強定位管理系統的完善性，保障煤礦安全管理的成效。

1讀卡器與標示卡的設計原理

讀卡器與標示卡之間信息交換過程中，需要借助數據無線傳輸的方式實現，而巷道空間則是其傳輸路徑[2]。巷道空間具有一定的復雜性和特殊性，因此會對數據傳輸的質量產生一定影響，同時也會影響到定位管理系統功能的發揮。在讀卡器與標示卡設計過程中，應全面分析巷道內的無線通訊環境，以便保證設計效果。

1.1煤礦井下無線通訊特點

1.1.1頻率對無線傳輸的影響。煤礦井下環境復雜、惡劣，不僅濕度和溫度變化大，而且灰塵多。受此影響，使得標示卡往往難以保持清潔。另外，煤礦井下環境相對更加封閉，導致無線電波在不同的頻段衰減情況存在一定的差異（如表1所示）。1.1.2巷道截面對無線傳輸的影響。巷道截面等效半徑與波長之間的比值，是影響礦井無線傳輸的主要因素之一。比值與衰減之間成反比例關系，即隨著比值的增大，傳輸衰減則越小[3]。另外，在巷道截面等效半徑與波長相差在10倍范圍內時，巷道截面尺寸對無線傳輸所產生的影響最大，如果二者相差較大時，則這種影響會隨之降低。通常情況下，巷道截面面積多處在幾平方米至十幾平方米面范圍之內，因此其對微波品以及中頻的影響相對較小，但是對高頻、甚高頻以及特高頻的影響則相對更大。1.1.3接收點有用信號微弱。天線發射效率低，巷道表面粗糙，并且巷道中存在大量的不規則物體，巷道空間相對密封性強，電磁波傳播速度變化頻率高。受以上因素的影響，導致接收點的有用信號微弱，因此煤礦井下通訊的難度巨大。除此之外，井下環境空間小，并且生產作業過程中會涉及到大量的機械設備應用，所應用的機械設備功率較大。這必然會給通信設備造成嚴重的干擾，進而導致接收點有用信號微弱。

1.2頻段選擇

頻率是影響井下無線傳輸的主要因素之一，但是在甚高頻、特高頻和微波頻段，隨著頻率增大則這種影響會逐漸變小。在頻率增大的情況下，電磁波的衰減也會隨之減小。除此之外，井下無線傳輸還會受到巷道截面的影響。為了將電磁波衰減減小，應選用2.4GHz的頻段進行設計。

1.3調制技術

在信道容量一定的情況下，信噪比可以與寬帶進行互換，因此提高信噪比同樣也能達到增加信道容量的目的。通過提高信噪比，能夠使標示卡與讀卡器之間的無線傳輸距離更長。通過對比分析發現2.4GHz頻段的信號頻帶帶寬為1MHz，可以對信號衰減起到有效的彌補作用。另外，在信號傳輸過程中，首先借助功率放大器來講信號放大，然后在通過天線發射放大后的信號。而在讀卡器接收到信號之后，再進行數據還原。通過這種方式進行信號傳輸，不僅能夠提升定位管理系統的抗干擾能力，而且還能夠及時發現數據傳輸錯誤等問題，更好的保障數據傳輸效率和質量。

1.4防碰撞算法

在多個標簽同時發送數據的情況下，便會發生碰撞問題，發生碰撞問題會直接導致傳輸失敗。為了避免出現類似情況，應合理設計防碰撞算法。防碰撞算法主要包括固定幀時隙ALOHA算法以及動態幀時隙ALOHA算法。以固定幀時隙ALOHA算法為例，其中的“幀”包含著若干時隙，是指一段時間長度，而時隙則是指標識卡發送標識信息的時間長度。之所以會出現碰撞問題，是因為標示卡被隨機分配到一個時隙應答，當一個時隙中分配到標示卡時就會產生碰撞。這種算法在標識卡少于固定時隙數時，則會出現大量的空閑時隙，進而導致資源利用率降低。反之，如果標識卡多余固定時隙數，則容易發生碰撞。由此可見，這種防碰撞算法缺乏科學性，應用效果不佳。因此，應更多的采用動態幀時隙ALOHA算法，這種算法的特點體現在每幀時隙數都會結合標識卡數量進行變化，能夠更好的規避碰撞問題。

1.5天線設計

在無線信息傳輸過程中，需要借助天線這一載體才能實現，天線設計效果是影響出現傳輸能力的關鍵。另外，由于煤礦井下空間較小，因此天線設計應在保證無線信息傳輸質量和效果的基礎上，不斷朝著小型化的方向發展。其中，標識卡應設計為λ/4單級印制天線設計，讀卡器則應采用微帶貼片天線。這種設計方式，既能提升讀卡器的抗干擾能力，同時也能促進標識卡小型化的發展。以微帶貼片天線為例，這種天線不僅重量輕、體積小，而且還具有剖面低的特點，并且能夠實現線極化以及園極化。這些使得微帶天線的應用非常廣泛。

2煤礦井下人員定位管理系統

2.1系統結構

煤礦井下人員定位管理系統是煤礦安全生產綜合監控系統的子系統之一，對于提升煤礦安全管理水平和成效，以及落實煤礦安全生產等具有十分重要額定意義。人員定位管理系統結構不僅包括標識卡以及讀卡器，同時還包括地面中心站以及人員定位分站等。詳見圖1、圖2所示。2.1.1地面監控中心。地面監控中心是人員定位管理系統結構的重要組成部分，主要由主控計算機以及以太網交換機等構成。地面監控中心不僅能夠儲存與處理井下人員信息，同時還能自動儲存與處理井下人員分布相關信息，可以為入井檢測管理工作提供有力支持。另外，地面監控中心還具備數據備份和恢復功能，可以更好的保障數據信息的安全性。其中，監控主機負責具體的操作，并且采集井下人員相關信息，而其他計算機雖然不能進行命令操作，但是可以顯示監控畫面，同時也能呈現相關數據信息等。2.1.2有線數據傳輸平臺。為提升線路的容錯通訊能力，應將雙環自愈式通訊網絡作為地面監控中心與井下防爆交換機連接的光纖，借助自愈是通訊網絡，能夠更好的保障信息系的傳輸效果和效率，確保地面監控中心能夠及時掌握和了解井下人員的相關信息。除此之外，還應將半雙工的RS485作為井下交換機與井下定位分站之間的通訊方式。為保證人員定位分站作用的發揮，需要為其配備不間斷的專用防爆電源。人員定位分站，一方面要接收入井人員信息，另一方面還需要負責將信息上傳至地面監控中心。如果二者的通訊不暢或者通訊中斷，導致信息無法及時上傳，則人員定位分站會自動儲存相關信息，待與地面監控中心的通訊恢復之后再上傳，確保信數據信息的完整性。2.1.3無線信息采集系統。在煤礦井下人員定位管理系統中，無線信息采集系統則是其核心部分，該系統主要由讀卡器以及標識卡構成，并且讀卡器以及標識卡的功能，讀卡器以及標識卡與井下環境的適應性等會對人員定位系統產生重要影響。

2.2煤礦井下人員定位管理系統功能

2.2.1采集功能。由人員定位分站對相應范圍內的井下人員以及井下人員位置信息進行采集，并將采集到的信息實時向管理計算機傳輸。實現井下人員信息的采集與傳輸。2.2.2考勤。借助人員定位分站，對井下人員進行考勤。人員定位分站能夠對入井和出井的卡號信息進行收集，進而掌握與卡號對應人員的入井和出井情況，同時還能記錄下人員入井和出井的時間信息。另外，還可以將收集的信息傳輸至考勤管理系統，由考勤管理系統進行信息處理，提升考勤管理的自動化水平。管理人員可以借助系統直接查詢考勤信息，并且能夠將所需信息打印輸出。因此煤礦井下人員定位管理系統可以為考勤管理提供有力的支持。2.2.3儲存、查詢和打印。標識卡中的信息可以通過計算機進行實時儲存，記錄歷史數據信息，通常情況下，計算機能夠記錄下標識卡1年以上時間的相關信息，有助于提升相關信息的利用率。通過計算機便可以直接對標識卡中的信息進行查詢，同時也可以將所需信息進行打印輸出。2.2.4人機對話。人機對話也是人員定位管理系統的主要功能之一，人機對話增加了人機之間的互動，極大的提升了人員定位系統應用的便捷性。例如，借助軟件管理功能，可以直接調用菜單，同時也可以直接對菜單進行打印輸出。除此之外，還可以設置人員定位分站的地址碼以及安裝地點等。2.2.5備用電源。無論是地面監控中心，還是井下人員定位分站，為保證井下人員定位管理系統運行的穩定性，均需要設置備用電源，以便在主電源缺失的情況下保證系統的正常運行。備用電源需要確保在主電源缺失的情況下，為系統提供2小時以上供電的能力，并且在主電源恢復時，備用電源及時退出，人員定位管理系統依然借助主電源運行。2.2.6主機與備機相結合。與設置備用電源的目的相同，采用主機與備機結合的方式也有助于保障系統運行的穩定性。借助一主機一備機的方式，實現主機與備機的切換。在啟動后，備機處于待機狀態，而在主機運行不暢或者出現故障的情況下，則可以切換備機來保障系統運行。

3結語

井下環境惡劣，作業強度大，存在較多安全隱患，因此加強安全管理至關重要。煤礦井下人員定位管理系統能夠為安全管理提供有力支持，相關企業應把握其關鍵技術，不斷對系統進行優化改進，提升系統性能，助力煤礦安全生產。

參考文獻

[1]孫繼平,李晨鑫.基于TOA技術的煤礦井下人員定位精度評價方法[J].煤炭科學技術,2014,42(3):66-68+72.

[2]劉焱,劉傳文,黃小民.淺談KJ277井下人員定位管理系統在煤礦的應用[J].科技信息,2010(35):1196.

[3]伍錦鵬,朱義城,何福軍,等.地鐵工程中井下通信定位管理系統的設計與應用[J].建筑技術,2017,48(6):625-627.

[4]李德媛,邢素堂,周林春.煤礦井下人員定位系統技術現狀及發展趨勢[J].中國高新科技,2021(15):62-63+65.

作者:張茜茜 單位:山西焦煤山煤國際經坊煤業有限公司