图1 KJ69型矿用人员安全监测系统构成示意图
系统中，无线编码发射器发射代表动目标特定身份的编码信号，由数据监测分站接收、处理。预处理后的数据通过数据传输通道传至地面中心站。地面中心站对接收到的包含时间信息、位置信息和动目标特征码的数据进行处理，形成可供用户随时查询的多种应用文件或图表，如某一区域的人员分布情况表、某个特定人员的活动轨迹图、全矿井下井人员的考勤结果表等，实现对下井作业人员和井下运输车辆的位置监测功能以及多种实用的报警功能。
(1)地面配置
老虎台煤矿的地面中心站设在矿总调度室，主机选用2套研华P4工控机，双机热备，配43 cm液晶显示器，操作系统为Windows 2000／XP。主机通过RS232接口与KJJ14地面传输接口连接，实现和井下各无线数据监测站的通信。系统软件内容丰富、详细，便于操作，配备客户终端和打印机，实现大屏幕显示、终端浏览和各种报表打印。同时，在矿灯房内专门配置联网计算机和专用编码检测仪，负责日常矿灯编码的管理和纠错工作。
(2)无线数据监测分站
无线数据监测分站采用先进的无线电技术，以微处理器为核心，对各种无线编码发射器发出的无线编码信号进行接收处理，从而确定动目标的编码、位置和移动方向，并提供开关量信号的输出和串行数据信号的输出。系统最多可以配置64个无线数据监测分站，每个无线数据监测分站可接4个接收天线，最多可接256个接收天线，完全可以满足该矿的需要。
(3)无线编码发射器
无线编码发射器采用RFID 自动识别技术制成，其发射表明人员身份特征编码的无线电信号供无线数据监测分站接收处理，从而确定动目标的编码、位置和移动方向。该无线编码发射器安装在工人佩带的矿灯内，插接方便，由矿灯DC电源供电，工作电流≤1．5 mA，不影响矿灯的正常工作，使用效果较好。系统最多可配置8 192个无线编码发射器，老虎台煤矿目前配置了1 836个。
(4)接收天线
接收天线实际上是一个密封的本安接收天线，其与无线数据监测分站的最大距离可达1．5 km，从而确保无线数据监测分站和电源可安装在变电所或 井底环境比较好的场所，接收天线分布在矿井巷道的各个角落，以保证全方位地监测人员。
(5)隔爆兼本安电源
隔爆兼本安电源的输入电压是AC 127 V 或220 V或380 V或660 V，输出电压是DC 15 V，为井下无线数据监测分站供电。其后备电池可在交流电停电的情况下连续工作4 h以上。
2 系统功能
2．1 实时检测功能
可实时检测井下总人数、各区域人数、各部门人员的区域分布和某些特殊工种(如瓦检员等)的下井情况和所处位置，实时跟踪、显示特定人员的活动轨迹，如瓦检员、安全管理人员是否按时进行各地点的数据检测和隐患处理，从根本上杜绝了人为因素造成的相关事故。
2．2 实现多种查询功能
可查询任一指定人员当前或指定时刻所在的区域，查询任一指定人员当天或指定日期的活动轨迹，查询某一区域当前的人员信息。选定某一分站或接收天线，可查询经过人员的时间信息，方便调度指挥中心快速、准确地联系该地区人员，处理相关事宜。
2．3 安全保障功能
(1)在井下的要害岗位、危险场所，根据不同人员允许进入场所的权限，设置RFID识别器和语音报警站，有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录、保存，便于查询和形成报表。
(2)超时报警功能：给定下井员工的井下作业时间，超时会自动报警提示，并提供超时人员的有关信息资料。
(3)区域超员报警功能：给定某区域的定员人数，超员时地面监控主机和井下分站同步自动报警，有效地阻止其他人员继续进入。
2．4 统计考勤功能
可以准确地显示下井人员的下、上井时间，统计下井次数、时间、班次，设定时限，判定是否足班，从而完善各种统计考勤报表。
2．5 信息联网和可扩展功能
在有互联网的情况下(或局域网)，建立Web服务器，可以浏览网页的形式实现信息共享，在客户终端不需再加任何软件。
2．6 系统运行状态提示功能
可实时显示无线数据监测分站和接收天线的工作状态，出现故障时，通过改变颜色提出警告，从而便于查找故障、及时维修。还具备厂家远程监控、修改和维修功能，给用户提供了极大的方便。
3 系统特点
(1)被测目标无负担，井下人员无须进行任何操作。
(2)通行方式无限制，允许多人以“鱼贯而入”、“成群成组”的方式通过检测点，无漏检，不影响井下人员的正常通行和正常作业。
(3)结构简单、配置灵活，可以根据井下的作业环境和投资情况，灵活设置分站和接收天线。当然，配置的无线数据监测分站和接收天线越多，划分的区域越准确，人员定位的空间范围越小，从而可实现逐点式监测。
(4)可以和其它监测网络共网复用，也可以在KJ69型矿用人员安全监测网络里加设生产、环境参数传感器，形成矿井综合监测系统，节省投资。
(5)无线编码发射器放在矿灯内，无须另加电源，一人一灯，避免丢失和损坏，同时也可避免考勤过程中的营私舞弊现象。
4 系统应用
老虎台煤矿于2004年12月完成了KJ69型矿用人员安全监测系统的一期工程，主要是井筒和水平大巷的布线，63003号和83001号2个综采工作面和2个掘进工作面的配置，共安装9台无线数据监测分站、26个接收天线。63003号是一个准备分2期开采的综放面，共安装5个分站、14个接收天线，形成4个区域，如图2所示，接收天线A、B覆盖63003号一期综采工作面，c、E、F覆盖运输顺槽，G、D覆盖回风顺槽，H单独覆盖工艺巷掘进头，使该区域的所有地点均处在监测之中，收到了较好的效果。
图2 63003号综采工作面示意图
83001号综采工作面比较简单，就是U型布置，在运输顺槽、回风顺槽安装了2个分站、7个接收天线，形成4个区域，如图3所示，A、B覆盖开切眼区域，A、c覆盖运输顺槽区域，B、D覆盖回风顺槽区域，E、F覆盖煤门区域。
图3 83001号综采工作面示意图
在一期工程重点区域运行良好、效果明显的基础上，目前正在实施二期工程，从而实现全矿井全员、全方位的人员监测。二期工程中：将覆盖3个下井井口、9个井下水平大巷、3个综采工作面和2个准备工作面，计划安装14个监测分站、50个接收天线；充分利用地面中心站和井下网络的可扩展性，减少投资，细化、精确各监测区域；同时将人员监测管理延伸到矿级领导、科室和车间。各级管理人员可以从整体或分管区域的角度，掌握分管人员在井下的分布和活动情况。这对强化调度指挥、提高矿井安全、生产管理水平、处理应急事件，起到了重要的作用。
5 结语
KJ69型矿用人员安全监测系统在老虎台煤矿投入使用已近2年，全矿下井人员为2 ooo人，全部配备无线编码发射器，下井井口和各水平大巷按“段”配置，掘进工作面按“点”配置，综采工作面按区域配置，实现了煤矿井下作业人员进出区域的有效识别和监测，可准确、实时、快速地实施安全生产管理，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。KJ69型矿用人员安全监测系统的应用实践，彻底改变了过去地面和井下作业人员信息不通、管理者难以掌握井下作业人员的分布及活动情况的被动管理模式，使管理系统充分体现了“人性化、信息化和自动化”。这对于一个百年老矿，地质条件复杂、多种隐患并存的矿井，更有着特殊的意义。
作者简介：李兆福(1965---)，1986年毕业于辽宁工程技术大学电气自动化专业，现任抚顺矿业集团老虎台煤矿矿长。
