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［摘要］煤矿井下人员定位系统是煤矿智能化发展在安全生产上的重要技术。晋煤集团青洼煤矿在原有的kj69j人员定位系统无法满足生产需求的情况下，对现有的设备进行了优化改造。通过选用CJJ02地面一般兼本安型环网接入器对传输方式进行改进，优化了包括定位精度在内的多个主要技术指标，提升了煤矿生产管理效率。
［关键词］煤矿井下；KJ69J人员定位系统；CJJ02本安环网接入器；定位精度
0引言
在我国经济和技术快速发展的背景下，智能化逐渐被各个领域广泛应用［1］。其中煤炭行业智能化进展也是突飞猛进，智慧矿山的建设将成为大趋势［2］。智慧矿山以物联网、云计算、3G等信息技术为基础，通过各种传感器实现对矿山数字化、网络化、模型化、可视化和智能化管理［3］。晋煤集团青洼煤矿因目前使用的KJ369型矿用人员管理系统无法满足安全监控系统升级改造后的多网、多系统融合等联动功能，且精度较低，因此选择对原有的KJ69J人员定位系统及其配套软件、设备进行优化改造。通过选用CJJ02地面一般兼本安型环网接入器对传输方式进行改进，优化了包括定位精度在内的多个主要技术指标，提升了煤矿生产管理效率。
1优化改造后的系统简介
1.1优化改造后的系统组成。青洼煤矿优化改造后的人员管理系统如图1所示。其中，地面设备主要由监控室的监控主机、监控备机、地面环网接入器等组成；井口唯一性检测主要由安检门、虹膜考勤机、闸机等设备组成；井下由环网接入器、矿用本安型读卡器（含天线）、电源、无线接收器、标识卡等设备组成［4］。
1.2优化改造后的硬件组成青洼煤矿优化改造后的KJ69J人员管理系统主要由地面和井下2部分组成：①地面监控室安装有监控主机、监控备机、声光报警器和打印机。其中监控主、备机安装有KJ69J人员定位管理系统软件、人员定位管理WEB浏览软件和矿用人员管理联网接口软件。人员管理系统软件具有实时监测、精确查询、安全保障、统计考勤、信息联网功能，并实现联网上传。②采用井下环网交换机传输数据。井下监测系统由矿用本安型读卡器、无线接收器、矿用隔爆本安型不间断电源等设备组成。
2主要设备功能
2.1CJJ02型环网接入器。选用CJJ02地面一般兼本安型环网接入器，与井下千兆环网接入器通过原敷设的矿用阻燃通信光缆组成千兆工业以太环网，满足矿井工业以太环网的建设要求［5］，实现以太网光信号与以太网电信号之间的相互交换。系统分站至传感器采用MHYV1×4×7/0.52mm信号线缆传输，分站至环网接入器采用MGXTS-8B光缆传输。其中KJ69J-D2读卡器分别使用2个与主井口、回风斜井井底读卡器相接。
2.2KJJ58（A）型环网接入器。选用的KJJ58（A）矿用环网接入器与地面环网接入器通过光缆传输方式组成千兆工业以太环网。KJJ58（A）环网接入器主要布置在中央变电所和采区变电所。其中，上行传输方式采用MGXTS-24B光缆与机房环网接入器进行数据传输；下行传输方式采用MGXTS-8B光缆与分站进行数据传输。环网接入器主要由电源、网络交换机、光纤收发器及各转换单元组成，其工作原理如图2所示。
2.3KJ69J-D2型读卡器。选用的KJ69J-D2型矿用本安型读卡器是以微处理器为核心的智能化矿用电子设备，结合目前最先进的无线电通信技术，并且集成WIFI模块，对定位标识卡发出的无线编码信号进行接收处理，可检测到井下人员及机车等动目标的位置、编码等信息，同时还兼容WIFI通信功能，通过KDW16B-18电源箱供电［6］。KJ69J-D2矿用本安型读卡器在系统传输信道出现故障时可以保存不小于6000条的人员轨迹信息，以待传输恢复时，之前存储的人员轨迹信息都可以传输到监测主机，从而可以使人员信息的存储不间断。矿用本安型读卡器具有分站号显示、通信状态显示、数据接收显示等状态显示功能。读卡器既可以通过光缆独立组网，也可以通过光缆接入环网交换机的光口。其中，距离交换机100m以内的读卡器可以通过网线连接至交换机，往下级联的精确定位读卡器可通过光缆连接；在工作面顺槽等区域配备的PLC版本读卡器可以通过双绞线电缆级联。KJ69J-D2读卡器通过2个定向天线来覆盖信号，天线单边可以覆盖约400m（直线无遮挡）。根据青洼煤矿井下的实际情况，读卡器无线信号覆盖半径一般按300~400m设计。
2.4KJF80.2A型无线接收器。KJF80.2A型无线接收器可以同时接收2个频率的无线编码信号，并将接收信号通过RS485发到读卡器。其4位数码管既可以显示已接收的编码信号，也可以显示处理器之间的通信状态。接收器既可以在有瓦斯爆炸危险的区域使用，也可以在有轻微淋水和溅水的地方使用，但是严格要求使用区域无强烈冲击和震动，并且周围空气中没有腐蚀性气体［7］。
2.5KDW16B-18型电源箱。KDW16B-18型矿用隔爆兼本安不间断电源箱是直流稳压电源，具有开盖断电、带充电保护功能，防止过充电、过放电［8］。它不仅可以提供供电状态时的输出信号，还可以监视所配电源的供电情况。KDW16B-18型电源箱输入电压在AC95~726V，本安输出1路，输出电压为DC18V，续航时间不小于4h，电源具有备用电源自动切换功能，转换时间≤500ms。
2.6KJ69J-K2型标识卡。KJ69J-K2型标识卡选用的定位标识卡是采用先进的UWB射频识别技术，安装方式多样，与矿用本安型读卡器配套，可实现对井下人员及机车等动目标位置的监测。本标识卡为矿用本质安全型，可以应用于煤矿井下或巷道内有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。系统中最多可容纳65535个定位标识卡，编码固化不重码。KJ69J-K2型标识卡自带电池，由可充电电池组供电，每次充电连续工作时间不小于30d。能发送无线编码和紧急呼叫信号，供矿用本安型读卡器接收。有紧急呼叫按钮，具备双向通讯功能，并支持振动及声光报警提醒。
2.7KXB18A型声光报警器。选用KXB18A矿用本安型声光报警器作为机房语音声光报警和分站声光报警设备，具备RS485接口。在地面机房声光报警时，可关联系统软件，对系统中出现的相关报警或预警进行语音和声光播报［9］。该矿用本安型声光报警器可以通过其电源适配器来进行供电；上位机通过USB或RS232转出485总线接口接报警器。
2.8唯一性检测装置。安检门和虹膜考勤机用于有效控制读卡器的识别区域，通过与人像识别、井下定位系统配套，实现对入井人员携带识别卡自动检测判断、身份确认及资格验证，解决多带卡、替代卡、带坏卡等问题。发现多卡就地报警。
3设备传输方式
青洼煤矿人员管理系统主干网利用安全监控系统工业环网进行数据传输［10］；系统分站与主干网环网接入器之间选用百兆工业以太网光传输，环网接入器至分站采用MGTS-8B型8芯阻燃通信光缆，环网接入器百兆光口为E4-E8。中央变电所传输方式如图3所示。
4结论
青洼煤矿选择对原有的KJ69J人员定位系统及其配套软件、设备进行优化改造。改造后的系统静态定位精度≤30cm，采煤工作面及顺槽和掘进工作面定位精度≤1m；可同时读卡数量≥200个；系统巡检周期≤5s；漏读率≤10-4；传输误码率≤10-8；最大传输距离不小于15km。改造后的各项技术指标较原系统均得到优化，提高了安全生产智能化水平，随时可以掌握员工的动态情况，保证了员工的生命安全。
作者:李文亮 杨艺帆 单位:晋城蓝焰煤业有限公司古书院 矿晟泰能源投资有限公司采掘三队