陶曾杰 雷琳 李雪
湖南信息学院电子科学与工程学院，湖南长沙410151
摘要：井下人员定位系统是井下安全避险六大系统的重要组成部分。本文介绍了RFID技术在井下人员定位系统中的应用，详细描述了系统工作原理、硬件配置和软件功能设计。井下人员定位系统实际运行结果表明，保障了井下工作人员的安全，提高了企业的管理水平和安全生产效率。
关键词：RFID井下人员；定位
矿山井下人员定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后救援等一体的综合系统。系统能够准确及时地将井下各个区域人员的位置情況反映到调度室计算机系统中，使管理人员能够随时掌握井下人员分布位置和每个井下人员的运动轨迹，以便于进行监控和调度。当事故发生时，救援人员可以根据系统所提供的井下有关人员的位置情况及人员的相关信息，及时采取相应的救援措施，提高灾后救援工作的效率。近年来，RFID技术因其具备的远距离读取、高精确度等特性而备受关注，已广泛应用于图书馆、门禁系统、物流系统等领域。RFID技术现在已经应用于矿山井下人员定位系统，并取得了良好的效果。
1、RFID技术简述
RFID(Radio Frequency Identification)技术，即无线射频识别技术，它是一种自动识别技术RFID是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关信息数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID系统主要由电子标签、电子标笠读卡器、内置天线组成。电子标签是由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码：电子标签读卡器是读取电子标签信息的设备：天线是在电子标签和读卡器间传递射频信号。RFID技术的基本工作原理：当电子标签进入磁场后，接收读卡器发出的查询信号，凭借感应电流所获得的能量发送出携带标签信息的反射信号。读卡器读取信息并解码后，送至计算机管理系统进行有关数据处理。
2、井下人员定位系统设计
2.1系统工作原理
根据现场具体情况，在井下需要进行人员跟踪定位的各巷道中放置一定数量的电子标签读卡器，每个具体地点的读卡器可跟踪通过该地点的人员情况。各电子标签读卡器通过光纤与调度室系统主机连接，组成个数据传输网络。每个井下工作人员都佩带一个电子标签卡，当井下工作人员通过安装在巷道内的任何一个电子标签读卡器，读卡器会马上检测到电子标签的信号，并上传到调度窒系统主机中，这样井下人员定位系统就可判断出该工作人员的姓名，具体位置和通过时间，并实时显示在调度室的计算机屏幕上。
2.2系统硬件配置
(1)在井口调度室安装系统主机用于数据存储和井下人员定位系统显示查询，另配置交换机1台，主要用于数据转换和传输。公司局域网内的计算机可以在IE浏览器的地址栏输入地址即可访问井下人员定位系统，查询井下工作人员位置和分布。
(2)井口等候区安装电子标签读卡器2台,-335米中段平巷室安装电子标签读卡器2台,-385米中段平巷安装电子标签读卡器4台，-445米中段平巷安装电子标签读卡器2台。每个中段平巷的电子标签读卡器通过RS485线串联，并通过光纤收发器连接到调度室的系统主机。该电子标签读卡器可在较大的范围内快速、高效、可靠地识别电子标签卡，并具有功率小、识别率高、抗干扰性强、稳定可靠等优点。读卡器结构简单、体积小，便于安装和维护。
(3)每个中段平巷安装一台多功能分站，主要是为电子标签读卡器提供电源，适用于各种含有爆炸型气体环境中，防爆型式为矿用隔爆兼本质安全型。
(4)每个井下工作人员佩戴电子标签卡，电子标签卡中存储佩戴人员的个人基本信息，当井下工作人员通过电子标签读卡器识别范围时，即可识别该人员位置，并实时显示在井口调度室的系统主机显示屏上。该电子标签是一种有源射频标识卡，并具有无线微功率、稳定可靠等优点，同时体积小便于安置于安全帽上。
2.3系统软件设计
本系统是在 WINDOWS2000环境下以 SQL Server7.0数据库为核心，并采用 Client/ Server模式开发而成的具有井下监控、历史查询、考勤统计、人员管理、监控管理、用户管理、网络发布7个模块的系统管理软件。井下监控模块主要包括井下人员查询统计、井下设备查询统计和实时监控图；历史查询模块主要包括人员运行轨迹查询、设备运行轨迹查询和区域人流量査询；考勤统计包括员工日报表、员工月报表、部门出勤统计、个人出勤统计和干部出勤统计；人员管理包括员工信息设置和员工数据维护：用户管理包括用户操作；监控管理包括地图设置、读头设置、区域设置和报警区城设置：考勤管理包括考勤数据维护、异常人员数据维护、班次设置、工时类别设置、读卡器工作状态和考勤必经读头设置。
本系统主机可以接入公司管理网，这样公司管理网中的计算机根据授权权限对井下人员定位系统进行访问，查询相关数据和报表，提高了企业的管理水平和效率。
3、系统功能与特点
(1)在地面调度室计算机上可以实时显示井下人员的位置分布，直观明了，并能记录井下工作人员到达或离开某一地点的时间，可以督促和落实相关工作人员是否按时到达工作地点。
(2)操作人员可以根据计算机屏幕上的分布示意图查看某一区域，系统即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。系统可以设置报警区域，当有井下人员进入报警区域时，系统会发出声音报警和显示该人员具体信息。
(3)系统具有丰富的地图功能，可以放大、缩小、移动打印地图等功能
(4)系统具有考勤功能，对井下工作人员考勤记录，形成各种报表(出勤报表、缺勤报表、日报表、月报表等）。
(5)一旦发生各类事故，监控计算机显示屏上立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息和人员具体位置等信息，大大提高抢险效率和救援效果。
4、结语
井下人员定位系统采用了RFID技术，使系统具有精度高、稳定性好、抗干扰强等特点。本系统投入使用后运行结果显示：该系统提高了矿山企业安全管理水平和现代化水平，并在灾难救援时发挥重要作用，保证了矿山企业安全稳定生产，为企业创造经济效益。
项目来源：2019年湖南省科学研究一般项目“基于WLAN和RFID的室内人员定位技术研究”(18C1570)，2018年度湖南信息学院校级科研一般项目“基于WLAN和RFID的井下人员定位技术研究”（XXY018YB03）。
参考文献：
【1】郭宏伟 基于RFID技术的矿井车辆智能调度系统[J]电信技术,2019(2):66-70
【2】黄玉兰 射频识别(RFID)核心技术详解[M]人民邮电出版社,2017（3）:56-67
【3】徐阳 矿井安全避险 六大系统 实施与研究[J]山东煤炭科技,2018(3):220—221
【4】康金箭 基于RFID和GIS的人员监控系统在某非煤矿山的应用[J]采矿技术,2019(1):35-37