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1、井下人员定位系统与井下人员定位系统与通信联络系统通信联络系统孙继平孙继平博士博士 教授教授 博士生导师博士生导师 中国矿业高校（北京）副校长中国矿业高校（北京）副校长1 1 引言引言2 2 井下人员定位系统井下人员定位系统3 3 矿井通信联络系统矿井通信联络系统4 4 煤矿电气平安煤矿电气平安5 5 煤矿物联网及其在煤矿平安生产中的应用煤矿物联网及其在煤矿平安生产中的应用 1 1 引言引言国务院关于进一步加强企业平安生产工作国务院关于进一步加强企业平安生产工作的通知（国发的通知（国发201023201023号）要求煤矿和非煤号）要求煤矿和非煤矿山要安装矿山要安装监测监控系统监测监控系统井下人员
2、定位系统井下人员定位系统紧急避险系统紧急避险系统压风自救系统压风自救系统供水施救系统供水施救系统通信联络系统等技术装备通信联络系统等技术装备 我在国家安监总局我在国家安监总局2010年第年第9期视频专题讲座上，期视频专题讲座上，与大家共同探讨了煤矿井下平安避险与大家共同探讨了煤矿井下平安避险“六大系统六大系统”中的中的第第1个系统个系统-矿井监测监控系统。受到好评，感谢大家矿井监测监控系统。受到好评，感谢大家的支持。的支持。今日我与大家共同探讨煤矿井下平安避险今日我与大家共同探讨煤矿井下平安避险“六大系六大系统统”中的另外两个系统中的另外两个系统-井下人员定位系统和矿井通信井下人员定位系统和矿
3、井通信联络系统。联络系统。然后介绍煤矿电气平安。然后介绍煤矿电气平安。最终介绍一下煤矿物联网及其在煤矿平安生产中的最终介绍一下煤矿物联网及其在煤矿平安生产中的应用。应用。由于时间关系，有些内容不能绽开，须要进一步由于时间关系，有些内容不能绽开，须要进一步探讨的同志请查阅下述文献：探讨的同志请查阅下述文献：11孙继平孙继平.煤矿井下人员位置监测技术与系统煤矿井下人员位置监测技术与系统J.J.煤煤炭科学技术，炭科学技术，20102010，3838（1111）:1-4.:1-4.22孙继平孙继平.矿井通信技术与系统矿井通信技术与系统J.J.煤炭科学技术，煤炭科学技术，20102010，3838（12
4、12）:1-4.:1-4.33孙继平孙继平.煤矿电气平安关键技术探讨煤矿电气平安关键技术探讨J.J.工矿自动工矿自动化，化，20112011，（，（1 1）：）：1-41-444孙继平孙继平.煤矿平安生产监控与通信煤矿平安生产监控与通信J.J.煤炭学报，煤炭学报，2010,352010,35（1111）：）：1925-19291925-192955孙继平孙继平.煤矿物联网特点与关键技术探讨煤矿物联网特点与关键技术探讨J.J.煤炭煤炭学报，学报，2011,362011,36（1 1）:167-171.:167-171.66孙继平孙继平.煤矿平安监控技术与系统煤矿平安监控技术与系统J.J.煤炭科学
5、技煤炭科学技术，术，20102010，3838（1010）:1-4.:1-4.煤矿井下具有瓦斯等易燃易爆气体和煤矿井下具有瓦斯等易燃易爆气体和煤尘，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联煤尘，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，有电气防爆等特殊要求。络系统，有电气防爆等特殊要求。因此，下面我重点介绍煤矿用井下人员定因此，下面我重点介绍煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统。位系统和矿井通信联络系统。2 2 矿井通信联络系统矿井通信联络系统 国家平安生产监督管理总局国家煤矿国家平安生产监督管理总局国家煤矿平安监察局关于建设完善煤矿井下平安避险平安监察局关于建设完善煤矿井下平安避险“六大系统六
6、大系统”的通知（安监总煤装的通知（安监总煤装20101462010146号）要求煤矿要依据在灾变期号）要求煤矿要依据在灾变期间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话的要求，进一步建设完善矿井通信联络系统。的要求，进一步建设完善矿井通信联络系统。矿井通信联络系统又称矿井通信系统，矿井通信联络系统又称矿井通信系统，是煤矿平安生产调度、平安避险和应急救援是煤矿平安生产调度、平安避险和应急救援的重要工具。的重要工具。2.1 2.1 特点特点 煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此矿井通信系统煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此矿井通信系统不同于一般地面通信系统，具有如下特
7、点：不同于一般地面通信系统，具有如下特点：（1 1）电气防爆；）电气防爆；（2 2）传输衰耗大；）传输衰耗大；（3 3）设备体积小；）设备体积小；（4 4）放射功率小；）放射功率小；（5 5）抗干扰实力强；）抗干扰实力强；（6 6）防护性能好；）防护性能好；（7 7）电源电压波动适应实力强；）电源电压波动适应实力强；（8 8）抗故障实力强；）抗故障实力强；（9 9）服务半径大；）服务半径大；（1010）信道容量大；）信道容量大；（1111）移动速度慢。）移动速度慢。2.2 2.2 分类分类矿井通信系统包括矿井通信系统包括:(1)(1)矿用调度通信系统；矿用调度通信系统；(2)(2)矿井广播通信
8、系统；矿井广播通信系统；(3)(3)矿井移动通信系统；矿井移动通信系统；(4)(4)矿井救灾通信系统等。矿井救灾通信系统等。2.3 2.3 矿用调度通信系统矿用调度通信系统 矿用调度通信系统一般由矿用本质平安型防爆矿用调度通信系统一般由矿用本质平安型防爆调度电话、矿用程控调度交换机（含平安栅）、调调度电话、矿用程控调度交换机（含平安栅）、调度台、电源、电缆等组成，如图度台、电源、电缆等组成，如图1 1所示。所示。矿用本质平安型防爆调度电话实现声音信号与矿用本质平安型防爆调度电话实现声音信号与电信号转换，同时具有来电提示、拨号等功能。电信号转换，同时具有来电提示、拨号等功能。程控调度交换机限制和
9、管理整个系统，具有交换、程控调度交换机限制和管理整个系统，具有交换、接续、限制和管理功能。接续、限制和管理功能。矿用程控调度交换机矿用程控调度交换机 调度台调度台广播限制设备广播限制设备矿用本矿用本安电话安电话防爆广防爆广播设备播设备防防爆爆广广播设备播设备矿用本矿用本安电话安电话矿用本矿用本安电话安电话录音设备录音设备防防爆爆显显示屏示屏防防爆爆显显示屏示屏图图1 矿用调度通信系统和矿井广播通信系统矿用调度通信系统和矿井广播通信系统 调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、来电声调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、来电声光提示、录音等功能。光提示、录音等功能。矿用调度通信系统不须要煤矿井下供电，因此
10、，矿用调度通信系统不须要煤矿井下供电，因此，系统抗灾变实力强。系统抗灾变实力强。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，不会当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，不会影响系统正常工作。影响系统正常工作。当发生顶板冒落、水灾、瓦斯爆炸等事故时，当发生顶板冒落、水灾、瓦斯爆炸等事故时，只要电话和电缆不被破坏，就可与地面通信联络。只要电话和电缆不被破坏，就可与地面通信联络。矿用调度通信系统抗灾变实力优于其他矿井通矿用调度通信系统抗灾变实力优于其他矿井通信系统。信系统。2.4 2.4 矿井广播通信系统矿井广播通信系统 矿井广播通信系统一般由地面广播录音及限制矿井广播通信系统一般由地面广播录音及限制设备、井下
11、防爆广播设备、防爆显示屏、电缆等组设备、井下防爆广播设备、防爆显示屏、电缆等组成，如图成，如图1 1所示。所示。地面广播录音及限制设备具有广播、录音、限地面广播录音及限制设备具有广播、录音、限制等功能，一般由矿用程控调度交换机和调度台担制等功能，一般由矿用程控调度交换机和调度台担当。当。防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，刚好广播事故地点、类别、逃命路途等。刚好广播事故地点、类别、逃命路途等。防爆显示屏显示事故地点、类别、逃命路途等防爆显示屏显示事故地点、类别、逃命路途等信息。信息。2.5 2.5 矿井移动通信系统矿井移动通信系统 矿井移动通信系
12、统一般由矿用本质平安型防爆矿井移动通信系统一般由矿用本质平安型防爆手机、矿用防爆基站、系统限制器、调度台、电源、手机、矿用防爆基站、系统限制器、调度台、电源、电缆（或光缆）等组成，如图电缆（或光缆）等组成，如图2 2所示。所示。系统限制器系统限制器移移动动台台基站基站基站基站调度台调度台基站基站移移动动台台移移动动台台移移动动台台移移动动台台移移动动台台图图2 矿井移动通信系统矿井移动通信系统 矿用本质平安型防爆手机实现声音信号与无线矿用本质平安型防爆手机实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、来电提示、拨号、短信等电信号转换，具有通话、来电提示、拨号、短信等功能，部分本安防爆手机还具有图像功
13、能。功能，部分本安防爆手机还具有图像功能。矿用防爆基站实现有线矿用防爆基站实现有线/无线转换、并具有确无线转换、并具有确定的交换、接续、限制和管理功能。定的交换、接续、限制和管理功能。系统限制器限制和管理整个矿井移动通信系统系统限制器限制和管理整个矿井移动通信系统的设备，具有交换、接续、限制和管理等功能。的设备，具有交换、接续、限制和管理等功能。调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、广播、调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、广播、来电声光提示等功能。来电声光提示等功能。矿用防爆基站和防爆电源设置在井下，矿用本矿用防爆基站和防爆电源设置在井下，矿用本质平安型防爆手机主要用于井下。质平安型防爆手机主要用
14、于井下。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。响系统正常工作。因此，严禁矿井移动通信系统替代矿用调度通因此，严禁矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。信系统。2.6 2.6 矿井救灾通信系统矿井救灾通信系统 矿井救灾通信系统一般由矿用本质平安型防爆矿井救灾通信系统一般由矿用本质平安型防爆移动台、矿用防爆基站（含话机）、矿用防爆基站移动台、矿用防爆基站（含话机）、矿用防爆基站电源（可与基站一体化）、地面基站通信终端、电电源（可与基站一体化）、地面基站通信终端、电缆（或光缆）等组成，如图缆（或光缆）等组成，如图3 3所示。所示。矿用本质平安
15、型防爆移动台实现声音信号与无矿用本质平安型防爆移动台实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、呼叫、来电提示等功能。线电信号转换，具有通话、呼叫、来电提示等功能。地面基站通信终端地面基站通信终端防爆基站防爆基站移移动动台台移移动动台台移移动动台台 矿用防爆基站实现有线矿用防爆基站实现有线/无线转换、具有交换、无线转换、具有交换、接续、限制、管理、通话、呼叫、来电提示等功能。接续、限制、管理、通话、呼叫、来电提示等功能。地面基站通信终端具有通话、呼叫、来电提示等地面基站通信终端具有通话、呼叫、来电提示等功能。功能。图图3 矿井救灾通信系统矿井救灾通信系统 2.7 2.7 矿用矿用IPIP电话通信系
16、统电话通信系统 矿用矿用IPIP电话通信系统一般由矿用本质平安型防电话通信系统一般由矿用本质平安型防爆爆IPIP电话、矿用防爆交换机、矿用防爆电源（一般电话、矿用防爆交换机、矿用防爆电源（一般有维持系统工作有维持系统工作2 2小时的备用电源，可与矿用防爆交小时的备用电源，可与矿用防爆交换机一体化）、调度台、地面一般交换机、光缆等换机一体化）、调度台、地面一般交换机、光缆等组成。组成。调度台和地面一般交换机设置在地面。调度台和地面一般交换机设置在地面。矿用本质平安型防爆矿用本质平安型防爆IPIP电话和矿用防爆交换机电话和矿用防爆交换机设置在井下。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电设置在井下。当井下
17、发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。等，会影响系统正常工作。因此，严禁用矿用因此，严禁用矿用IPIP电话通信系统替代矿用调电话通信系统替代矿用调度通信系统。度通信系统。2.8 2.8 系统作用系统作用 矿井通信系统的作用是：矿井通信系统的作用是：（1 1）煤矿井下作业人员可通过通信系统汇报平）煤矿井下作业人员可通过通信系统汇报平安生产隐患、事故状况、人员状况等，并恳求救援安生产隐患、事故状况、人员状况等，并恳求救援等。等。（2 2）调度室值班人员及领导通过通信系统通知）调度室值班人员及领导通过通信系统通知井下作业人员撤人、逃命路途等。井下作业人员撤人、逃命路途等。（3 3）日常生
18、产调度通信联络等。）日常生产调度通信联络等。（4 4）矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。）矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。2.9 2.9 救援案例救援案例 2007 2007年年7 7月月2929日河南省陕县支建煤矿发生透水事日河南省陕县支建煤矿发生透水事故，共有故，共有6969人被困。人被困。被困人员通过电话刚好将被困人数、位置和状被困人员通过电话刚好将被困人数、位置和状况向地面汇报，为救援供应了精确信息，缩短了救况向地面汇报，为救援供应了精确信息，缩短了救援时间。援时间。同时通过该电话安抚被困人员，增加了被困人同时通过该电话安抚被困人员，增加了被困人员生还信念。员生还信念。最终被困最终被
19、困6969人成功获救。人成功获救。2.10 2.10 现存问题现存问题 矿井通信系统是煤矿平安生产、紧急避险、应矿井通信系统是煤矿平安生产、紧急避险、应急救援的重要工具。急救援的重要工具。但部分煤矿没有依据煤矿平安规程等有关但部分煤矿没有依据煤矿平安规程等有关要求，装备矿井通信系统；要求，装备矿井通信系统；矿用本质平安型防爆电话装备数量和地点均不矿用本质平安型防爆电话装备数量和地点均不符合煤矿平安规程等有关要求；符合煤矿平安规程等有关要求；很多煤矿没有装备防爆语音广播设备。很多煤矿没有装备防爆语音广播设备。2.11 2.11 技术及装备要求技术及装备要求 煤矿必需装备矿用调度通信系统；主动推广
20、运煤矿必需装备矿用调度通信系统；主动推广运用矿井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救用矿井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救援队应装备矿井救灾通信系统。援队应装备矿井救灾通信系统。（1 1）矿井通信系统应符合有关标准要求，取得）矿井通信系统应符合有关标准要求，取得矿用产品平安标记准用证和防爆合格证。矿用产品平安标记准用证和防爆合格证。（2 2）用于煤矿井下的通信设备必需是防爆型电）用于煤矿井下的通信设备必需是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必需是本质平气设备，在电缆和光缆上传输的信号必需是本质平安型信号。用于煤矿井下的电话必需是矿用本质平安型信号。用于煤矿井下的电话必需是矿用本质
21、平安型防爆电话。安型防爆电话。（3 3）煤矿必需装备矿用调度通信系统。）煤矿必需装备矿用调度通信系统。用于煤矿井下的调度电话必需是矿用本质平安用于煤矿井下的调度电话必需是矿用本质平安型防爆电话。型防爆电话。调度电话应干脆连接设置在地面的地面一般兼调度电话应干脆连接设置在地面的地面一般兼本质平安型调度交换机（含平安栅），并由调度交本质平安型调度交换机（含平安栅），并由调度交换机远程供电。换机远程供电。为防止煤矿井下因事故停电，影响系统正常工为防止煤矿井下因事故停电，影响系统正常工作，严禁调度电话由井下就地供电，或经有源中继作，严禁调度电话由井下就地供电，或经有源中继器接调度交换机。器接调度交换机
22、。调度电话至调度交换机应接受矿用电缆连接。调度电话至调度交换机应接受矿用电缆连接。调度电话至调度交换机的无中继通信距离应不调度电话至调度交换机的无中继通信距离应不小于小于10km10km。（4 4）矿井地面变电所、地面通风机房、主副）矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中心变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、心变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中限制硐上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中限制硐室等主要机电设备硐室、采掘工作面、突出煤层室等主要机电设备硐室、采掘工作面、
23、突出煤层采掘工作面旁边、爆破时撤离人员集中地点、采采掘工作面旁边、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室（或救生舱）等区和水平最高点、井下避难硐室（或救生舱）等必需设有直通矿调度室的调度电话。必需设有直通矿调度室的调度电话。（5 5）主动推广应用矿井广播通信系统，当发生）主动推广应用矿井广播通信系统，当发生险情时，刚好通知井下人员撤离。险情时，刚好通知井下人员撤离。用于煤矿井下的通信设备必需是防爆型电气设用于煤矿井下的通信设备必需是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必需是本质平安型备，在电缆和光缆上传输的信号必需是本质平安型信号。信号。系统应具有扩音广播功能，宜具有显示功
24、能。系统应具有扩音广播功能，宜具有显示功能。发生险情时，系统应能通过广播和显示牌，通知事发生险情时，系统应能通过广播和显示牌，通知事故地点、类别、撤离路途等。故地点、类别、撤离路途等。井下各行人巷道和作业地点应设置广播设备，井下各行人巷道和作业地点应设置广播设备，宜设置显示牌。宜设置显示牌。（6 6）主动推广应用矿井移动通信系统，以提）主动推广应用矿井移动通信系统，以提高通信的刚好性和有效性。高通信的刚好性和有效性。但须要留意的是，矿井移动通信系统和矿用但须要留意的是，矿井移动通信系统和矿用IPIP电话通信系统均不能替代矿用调度通信系统，电话通信系统均不能替代矿用调度通信系统，这是因为矿井移动
25、通信系统的基站和矿用这是因为矿井移动通信系统的基站和矿用IPIP电话电话通信系统的井下网络交换等设备均需井下供电，通信系统的井下网络交换等设备均需井下供电，其抗灾变实力远远低于不需井下供电的矿用调度其抗灾变实力远远低于不需井下供电的矿用调度通信系统。通信系统。（7 7）矿井移动通信系统具有通信刚好和便捷）矿井移动通信系统具有通信刚好和便捷的优点，特殊适合煤矿井下移动的作业环境和流的优点，特殊适合煤矿井下移动的作业环境和流淌作业人员。淌作业人员。煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、平安检查员、电钳工等流淌组长、瓦斯检查员、平安检查员、电钳
26、工等流淌作业人员，宜配备矿用移动电话，以便刚好通报作业人员，宜配备矿用移动电话，以便刚好通报平安隐患、紧急避险和调度指挥。平安隐患、紧急避险和调度指挥。（8 8）救援队应装备矿井救灾通信系统。）救援队应装备矿井救灾通信系统。（9 9）完善管理制度，制定事故应急预案，在发）完善管理制度，制定事故应急预案，在发生灾变时快速通知井下人员撤离避险。生灾变时快速通知井下人员撤离避险。3 3 井下人员定位系统井下人员定位系统 国家平安生产监督管理总局国家煤矿国家平安生产监督管理总局国家煤矿平安监察局关于建设完善煤矿井下平安避险平安监察局关于建设完善煤矿井下平安避险“六大系统六大系统”的通知（安监总煤装的通
27、知（安监总煤装20101462010146号）要求建设完善煤矿井下人号）要求建设完善煤矿井下人员定位系统。发挥井下人员定位系统在定员员定位系统。发挥井下人员定位系统在定员管理和应急救援工作中的作用。管理和应急救援工作中的作用。煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。统。煤矿井下人员位置监测系统具有煤矿井下人员位置监测系统具有:人员位置、人员位置、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、限限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人制区域出入时刻、工作时
28、间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路途等监测、显示、打印、员数量、井下人员活动路途等监测、显示、打印、存储、查询、异样报警、路径跟踪、管理等功能。存储、查询、异样报警、路径跟踪、管理等功能。在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。勤等方面发挥着重要作用。3.1 3.1 特点特点 煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电信号传输衰减大、信号传输衰减大、GPSGPS信号不能覆盖煤矿井下巷道、信号不能覆盖煤矿
29、井下巷道、有甲烷等易燃易爆气体。有甲烷等易燃易爆气体。因此，因此，GPSGPS不能用于煤矿井下。不能用于煤矿井下。目前煤矿井下人员位置监测系统主要接受目前煤矿井下人员位置监测系统主要接受RFIDRFID技术。技术。部分系统接受漏泄电缆，还可接受部分系统接受漏泄电缆，还可接受WIFIWIFI、ZigBeeZigBee等技术，除具有人员位置监测功能外，还具等技术，除具有人员位置监测功能外，还具有单向或双向紧急呼叫等功能有单向或双向紧急呼叫等功能 。3.2 3.2 系统组成及工作原理系统组成及工作原理 煤矿井下人员位置监测系统一般由识别卡、煤矿井下人员位置监测系统一般由识别卡、位置监测分站、电源箱（
30、可与分站一体化）、传位置监测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、打印机、大屏幕、UPSUPS电源、远程终端、网络接口、电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，如图电缆和接线盒等组成，如图4 4所示。所示。矿务局（集团公司矿务局（集团公司）服服务务器器电电视视墙墙或或投投影影用用户户重点产煤县、市重点产煤县、市打打印印机机打打印印机机主主机机主主机机交换机交换机防火墙防火墙传输接口传输接口分站分站识识别别卡卡识识别别卡卡分站分站识识别别卡卡识识别别卡卡用用户户服服务务器器路由器路由器图图4
31、 煤矿井下人员位置监测系统煤矿井下人员位置监测系统 识别卡由下井人员携带，保存有约定格式识别卡由下井人员携带，保存有约定格式的电子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，的电子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，将用于人员识别的数据发送给分站。将用于人员识别的数据发送给分站。位置监测分站通过无线方式读取识别卡内用位置监测分站通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息，并发送至地面传输接口。于人员识别的信息，并发送至地面传输接口。电源箱将沟通电网电源转换为系统所需的本电源箱将沟通电网电源转换为系统所需的本质平安型直流电源，并具有维持电网停电后正常质平安型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小
32、于供电不小于2 2小时的蓄电池。小时的蓄电池。传输接口接收分站发送的信号，并送主机处理；传输接口接收分站发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站；限制分站的发送与接收主机信号、并送相应分站；限制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，并具有系统自接收，多路复用信号的调制与解调，并具有系统自检等功能。检等功能。主机主要用来接收监测信号、报警判别、数据主机主要用来接收监测信号、报警判别、数据统计及处理、磁盘存储、显示、声光报警、人机对统计及处理、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、限制打印输出、与管理网络联接等。话、限制打印输出、与管理网络联接等。3.3 3.3 系统作用系统作用
33、煤矿井下人员位置监测系统在遏制超定员生产、煤矿井下人员位置监测系统在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。（1 1）遏制超定员生产。通过监控入井人数，进）遏制超定员生产。通过监控入井人数，进入采区、采煤工作面、掘进工作面等重点区域人数，入采区、采煤工作面、掘进工作面等重点区域人数，遏制超定员生产。遏制超定员生产。（2 2）防止人员进入紧急区域。通过对进入盲巷、）防止人员进入紧急区域。通过对进入盲巷、采空区等紧急区域人员监控，刚好发觉误入紧急区
34、采空区等紧急区域人员监控，刚好发觉误入紧急区域人员，防止发生窒息等伤亡事故。域人员，防止发生窒息等伤亡事故。（3 3）刚好发觉未按时升井人员。通过对人员）刚好发觉未按时升井人员。通过对人员出出/入时刻监测，可刚好发觉超时作业和未升井人入时刻监测，可刚好发觉超时作业和未升井人员，以便刚好实行措施，防止发生意外。员，以便刚好实行措施，防止发生意外。（4 4）加强特种作业人员管理。通过对瓦斯检）加强特种作业人员管理。通过对瓦斯检查员等特种作业人员巡检路径及到达时间监测，查员等特种作业人员巡检路径及到达时间监测，刚好驾驭检查员等特种作业人员是否按规定的时刚好驾驭检查员等特种作业人员是否按规定的时间和线
35、路巡检。间和线路巡检。（5 5）加强干部带班管理。通过对带班干部出）加强干部带班管理。通过对带班干部出入井及路径监测，刚好驾驭干部下井带班状况，入井及路径监测，刚好驾驭干部下井带班状况，加强干部下井带班管理。加强干部下井带班管理。（6 6）煤矿井下作业人员考勤管理。通过对入）煤矿井下作业人员考勤管理。通过对入井作业人员，出井作业人员，出/入井和路径监测，刚好驾驭入井入井和路径监测，刚好驾驭入井工作人员是否按规定出工作人员是否按规定出/入井，是否按规定到达指入井，是否按规定到达指定作业地点等。定作业地点等。（7 7）应急救援与事故调查技术支持。通过系统）应急救援与事故调查技术支持。通过系统可刚好
36、了解事故时入井人员总数、分布区域、人员可刚好了解事故时入井人员总数、分布区域、人员的基本状况的等。的基本状况的等。若事故时，系统不被完全破坏，还可在事故后若事故时，系统不被完全破坏，还可在事故后2 2小时内（系统有小时内（系统有2 2小时备用电源），驾驭被困人员小时备用电源），驾驭被困人员的流淌状况。的流淌状况。在事故后在事故后7 7天内（识别卡电池至少工作天内（识别卡电池至少工作7 7天），天），若识别卡不被破坏，可通过手持设备测定被困人员若识别卡不被破坏，可通过手持设备测定被困人员和尸体大致位置，以便刚好搜救和清理。和尸体大致位置，以便刚好搜救和清理。（8 8）持证上岗管理。通过设置在人员
37、出入井口）持证上岗管理。通过设置在人员出入井口的人脸、虹膜等检测装置，检测入井人员特征，与的人脸、虹膜等检测装置，检测入井人员特征，与上岗培训、人脸、虹膜数据库资料对比，没有取得上岗培训、人脸、虹膜数据库资料对比，没有取得上岗证的人员不允许下井，特殊状况（如上级检查上岗证的人员不允许下井，特殊状况（如上级检查等）需经有关领导批准，并存储纪录。等）需经有关领导批准，并存储纪录。（9 9）具有紧急呼叫功能的系统，调度室可以通）具有紧急呼叫功能的系统，调度室可以通过系统通知携卡人员撤离紧急区域，携卡人员可以过系统通知携卡人员撤离紧急区域，携卡人员可以通过预先规定的紧急按钮向调度室报告险情。通过预先规
38、定的紧急按钮向调度室报告险情。3.4 相关标准相关标准 有关煤矿井下人员位置监测系统安装、运用、维有关煤矿井下人员位置监测系统安装、运用、维护与管理的标准有护与管理的标准有AQ1048-2007煤矿井下作业煤矿井下作业人员管理系统运用与管理规范。人员管理系统运用与管理规范。有关煤矿井下人员位置监测系统生产、设计、测有关煤矿井下人员位置监测系统生产、设计、测试与检验的标准有试与检验的标准有:AQ 6210-2007煤矿井下作业人员管理系统通用煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件技术条件MT/T1004-2006煤矿平安生产监控系统通用技术煤矿平安生产监控系统通用技术条件条件 MT/T1005-2
39、006MT/T1005-2006矿用分站矿用分站MT/T1007-2006MT/T1007-2006矿用信息传输接口矿用信息传输接口MT/T1008-2006MT/T1008-2006煤矿平安生产监控系统软件通用技煤矿平安生产监控系统软件通用技术要求术要求MT/T1081-2008MT/T1081-2008矿用网络交换机矿用网络交换机MT/T1078-2008MT/T1078-2008矿用本质平安输出直流电源矿用本质平安输出直流电源MT/T772-1998MT/T772-1998煤矿监控系统性能测试方法煤矿监控系统性能测试方法MT/T899-2000MT/T899-2000矿用信息传输装置等。
40、矿用信息传输装置等。3.5 3.5 装备要求装备要求 （1 1）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出出/入口、盲巷等限制区域等地点应设置分站，并能入口、盲巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出满足监测携卡人员出/入井、出入井、出/入采掘工作面等重点入采掘工作面等重点区域、出区域、出/入盲巷等限制区域的要求。入盲巷等限制区域的要求。基于基于RFIDRFID的煤矿井下人员位置监测系统，宜设置的煤矿井下人员位置监测系统，宜设置2 2台以上分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。台以上分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。（2 2）巷道分支处
41、应设置分站，并能满足监测携卡）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出人员出/入方向的要求。入方向的要求。巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。别携卡人员的运动方向。（3 3）下井人员应携带识别卡。识别卡严禁擅自拆）下井人员应携带识别卡。识别卡严禁擅自拆开。开。（4 4）工作不正常的识别卡严禁运用。性能完好的）工作不正常的识别卡严禁运用。性能完好的识别卡总数，至少比常常下井人员的总数多识别卡总数，至少比常常下井人员的总数多10%10%。不。不固定专人运用的识别卡，性能完好的识别卡总数至少固定专人运用的识别卡，性能完好的识别
42、卡总数至少比每班最多下井人数多比每班最多下井人数多10%10%。（5 5）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。置等。（6 6）各个人员出入井口应设置检测识别卡工作）各个人员出入井口应设置检测识别卡工作是否正常和唯一性检测的装置，并提示携卡人员本是否正常和唯一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。人及有关人员。识别卡工作正常和唯一性检测可以接受机器与识别卡工作正常和唯一性检测可以接受机器与人工协作的方法，也可接受虹膜、人脸等自动检测人工协作的方法，也可接受虹膜、人脸等自动检测方法。方法。煤矿井下人员位置监测系统识别卡正常工作和煤矿井下人员位置
43、监测系统识别卡正常工作和下井人员每人一张卡，且仅携带表明自己身份的卡，下井人员每人一张卡，且仅携带表明自己身份的卡，是遏制超实力生产、加强煤矿井下作业人员管理、是遏制超实力生产、加强煤矿井下作业人员管理、为应急救援供应技术支持的必要条件。为应急救援供应技术支持的必要条件。4 4 煤矿电气平安煤矿电气平安4.1 4.1 引言引言 煤矿电气事故，不但会造成人身触电伤亡、煤矿电气事故，不但会造成人身触电伤亡、电气火灾、设备损毁、引爆雷管和炸药，还会电气火灾、设备损毁、引爆雷管和炸药，还会造成瓦斯或煤尘爆炸等重特大事故发生。造成瓦斯或煤尘爆炸等重特大事故发生。矿井供电系统不行靠，常常无支配停电，矿井供
44、电系统不行靠，常常无支配停电，会造成局部通风机和主通风机停风，进而造成会造成局部通风机和主通风机停风，进而造成瓦斯积聚。瓦斯积聚。电气设备失爆、电缆放炮、电气设备漏电、电气设备失爆、电缆放炮、电气设备漏电、短路、电气火灾、带电作业等电气火花和紧急短路、电气火灾、带电作业等电气火花和紧急温度都会引起瓦斯煤尘爆炸。温度都会引起瓦斯煤尘爆炸。2006 2006年年1111月月5 5日发生在大同煤矿集团轩岗煤电日发生在大同煤矿集团轩岗煤电公司焦家寨煤矿死亡公司焦家寨煤矿死亡4747人的人的“11.5”“11.5”特殊重大瓦斯特殊重大瓦斯爆炸事故就是典型的例子。爆炸事故就是典型的例子。该矿由于供电系统不
45、行靠，造成停电、进而造该矿由于供电系统不行靠，造成停电、进而造成局部通风机停风、掘进工作面瓦斯积聚；送电后，成局部通风机停风、掘进工作面瓦斯积聚；送电后，电火花引起瓦斯爆炸。电火花引起瓦斯爆炸。因此，加强矿井供电和电气设备管理，建立平因此，加强矿井供电和电气设备管理，建立平安牢靠的供电系统，确保供电牢靠、通风机连续运安牢靠的供电系统，确保供电牢靠、通风机连续运转、防爆电气设备防爆性能完好、不产生引爆（燃）转、防爆电气设备防爆性能完好、不产生引爆（燃）四周可燃性气体的电火花及紧急温度等是瓦斯防治四周可燃性气体的电火花及紧急温度等是瓦斯防治的重要措施之一，对于避开或削减瓦斯爆炸事故发的重要措施之一
46、，对于避开或削减瓦斯爆炸事故发生，促进煤矿平安生产具有特殊重要的意义。生，促进煤矿平安生产具有特殊重要的意义。4.2 4.2 电气火源引爆瓦斯最多，占电气火源引爆瓦斯最多，占48.1%48.1%2005 2005年年-2009-2009年全国发生一次死亡年全国发生一次死亡1010人以上重特人以上重特大瓦斯爆炸事故大瓦斯爆炸事故7777起，如表起，如表1 1所示。所示。按引爆瓦斯的火源分析按引爆瓦斯的火源分析，电气火源电气火源引爆瓦斯引爆瓦斯3737起，占起，占48.1%48.1%；放炮火源放炮火源引爆瓦斯引爆瓦斯3030起，占起，占39.0%39.0%；摩擦撞击火源摩擦撞击火源引爆瓦斯引爆瓦斯
47、5 5起，占起，占6.5%6.5%；煤炭自燃火源煤炭自燃火源引爆瓦斯引爆瓦斯2 2起，占起，占2.6%2.6%；吸烟火源吸烟火源引爆瓦斯引爆瓦斯3 3起，占起，占3.9%3.9%。年份年份瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故电气火源电气火源放炮火源放炮火源煤炭自燃火源煤炭自燃火源摩擦撞击火源摩擦撞击火源吸烟火源吸烟火源起数起数比例比例/%/%起起数数比例比例/%/%起起数数比例比例/%/%起起数数比例比例/%/%起起数数比例比例/%/%起起数数比例比例/%/%200520053434100.0100.0151544.144.1161647.147.10 00 03 38.88.80 00 02006200
48、61515100.0100.07 746.746.75 533.333.32 213.313.31 16.76.70 00 0200720071515100.0100.09 960.060.05 533.333.30 00 00 00 01 16.76.7200820087 7100.0100.01 114.314.34 457.157.10 00 00 00 02 228.628.6200920096 6100.0100.05 583.383.30 00 00 00 01 116.716.70 00 0平均平均15.415.4100.0100.07.47.448.148.16 639.039
49、.00.40.42.62.61 16.56.50.60.63.93.9表表1 1 一次死亡一次死亡1010人以上重特大瓦斯爆炸事故火源分析人以上重特大瓦斯爆炸事故火源分析 4.2.1 20054.2.1 2005年引爆瓦斯火源分析年引爆瓦斯火源分析 20052005年年全国发生一次死亡全国发生一次死亡1010人以上重特大瓦斯人以上重特大瓦斯爆炸事故爆炸事故3434起。起。按引爆瓦斯的火源分析按引爆瓦斯的火源分析，电气火源引爆瓦斯电气火源引爆瓦斯1515起，占起，占44.1%44.1%；放炮火源引爆瓦斯放炮火源引爆瓦斯1616起，占起，占47.1%47.1%；摩擦撞击火源引爆瓦斯摩擦撞击火源引爆
50、瓦斯3 3起，占起，占8.8%8.8%。4.2.2 20064.2.2 2006年引爆瓦斯火源分析年引爆瓦斯火源分析 20062006年年全国发生一次死亡全国发生一次死亡1010人以上重特大瓦斯人以上重特大瓦斯爆炸事故爆炸事故1515起。起。按引爆瓦斯的火源分析按引爆瓦斯的火源分析，电气火源引爆瓦斯电气火源引爆瓦斯7 7起，占起，占46.746.7%；放炮火源引爆瓦斯放炮火源引爆瓦斯5 5起，占起，占33.3%33.3%；煤炭自燃火源引爆瓦斯煤炭自燃火源引爆瓦斯2 2起，占起，占13.3%13.3%；摩擦撞击火源引爆瓦斯摩擦撞击火源引爆瓦斯1 1起，占起，占6.7%6.7%。4.2.3 200