徐軍祥，羅立群，武圓夢(mèng)

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

隨著互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家提出了智慧礦山的發(fā)展概念，在以人為本的發(fā)展理念中人員的安全是當(dāng)務(wù)之急[1]?；谝匀藶楸镜墓芾聿呗裕_展智慧礦山建設(shè)必然要及時(shí)掌握人員的工作活動(dòng)位置和工作狀況，實(shí)現(xiàn)崗位人員在線智能跟蹤，才能確保人員安全。針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)管技術(shù)的特點(diǎn)和傳統(tǒng)安全監(jiān)管的安全局限，通過總結(jié)人員定位跟蹤技術(shù)的方法與精度，分析常見的TOA、AOA、TDOA、RSSI四種數(shù)字化定位系統(tǒng)的原理、定位模型及定位信息的傳輸[2]。以選礦廠各車間的人員定位為例，通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)程序與信號(hào)交互網(wǎng)絡(luò)圖監(jiān)測(cè)崗位人員的坐標(biāo)變化，介紹實(shí)現(xiàn)人員安全的智能跟蹤過程，通過分析與展現(xiàn)影響監(jiān)控系統(tǒng)的操作因素，總結(jié)了礦山監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。

1 傳統(tǒng)礦山人員安全監(jiān)管

礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求旺盛。但是必要的安全技術(shù)措施與管理法案相對(duì)滯后，導(dǎo)致礦業(yè)發(fā)展存在一定的安全漏洞和潛在危險(xiǎn)，在礦井采掘和礦山選礦的安全管控方面尤為明顯。西方礦業(yè)的起步和工業(yè)的發(fā)展普遍早于我國(guó)，導(dǎo)致我國(guó)在發(fā)展礦業(yè)時(shí)需購(gòu)買國(guó)外某些昂貴的生產(chǎn)設(shè)備和控制技術(shù)，經(jīng)濟(jì)成本較高。為了控制礦山生產(chǎn)成本，中小型礦山企業(yè)往往采用傳統(tǒng)的技術(shù)方法，比如：人工操作大型機(jī)器、工作人員進(jìn)行廠區(qū)巡邏監(jiān)管、人力預(yù)控危險(xiǎn)隱患等。單純依靠人的監(jiān)管往往會(huì)存在比較大的紕漏，使得礦山在生產(chǎn)發(fā)展過程中容易產(chǎn)生意外的人員傷害，與國(guó)家建設(shè)智慧礦山和以人為本的發(fā)展理念背道而馳。

通過分析近幾年礦山事故產(chǎn)生的原因，發(fā)現(xiàn)大部分礦山事故都是由于人員疏忽或者企業(yè)監(jiān)管存在漏洞、機(jī)械設(shè)備未嚴(yán)格規(guī)范操作、意外風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)不強(qiáng)等原因造成的。深究其因：一方面是部分企業(yè)存在安全制度規(guī)范不完善與落實(shí)不足，比如部分企業(yè)未嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)務(wù)院對(duì)礦山的監(jiān)管政策；另一方面是礦山人員對(duì)于安全監(jiān)督向來安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)淡薄，未形成對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控的主張，比如：部分礦山企業(yè)監(jiān)控成本投入不足或?qū)θ藛T監(jiān)管不到位。礦山生產(chǎn)由大型機(jī)械設(shè)備組成，設(shè)備在運(yùn)行過程中容易對(duì)礦業(yè)生產(chǎn)人員構(gòu)成潛在危害。礦山存在的危害有以下幾方面。①機(jī)械傷害：膠帶運(yùn)輸機(jī)、破碎機(jī)以及各種泵、風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的連軸器或皮帶輪等；②電氣傷害：線路老化、靜電放電、漏電、破損；③車間意外傷害：跌落、摔傷、淹溺、中毒等；④職業(yè)環(huán)境傷害：原料運(yùn)輸、卸料過程、駕駛車輛、灰塵、噪聲及火災(zāi)等其他傷害。如何以人為本監(jiān)控且預(yù)防潛在危險(xiǎn)是解決如今礦業(yè)生產(chǎn)安全問題的重中之重[3-6]。

2 人員定位跟蹤技術(shù)

2.1 人員定位跟蹤技術(shù)分類

工礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多樣，特別是礦山開采，采掘面需隨礦脈延伸，礦區(qū)作業(yè)面復(fù)雜且都由大型機(jī)械設(shè)備構(gòu)成；礦井的土層厚度和機(jī)械設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的電磁波會(huì)削弱且干擾定位信號(hào)的傳輸，這對(duì)于人員定位十分不利，無法準(zhǔn)確做好每一位人員的精準(zhǔn)定位也就不能做到相應(yīng)的智能跟蹤，操作人員在遇到危險(xiǎn)或存在潛在危險(xiǎn)時(shí)其安全便無法得到保障。為了解決信號(hào)傳輸效率問題，科研人員經(jīng)過多年研究，將信號(hào)傳輸由最傳統(tǒng)的人工傳達(dá)轉(zhuǎn)向數(shù)字信息傳遞。目前國(guó)內(nèi)外常用的定位技術(shù)手段有GPS定位、GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位、UWB定位、雷達(dá)定位、ZigBee定位、Wi-Fi定位、WSN定位以及RFID定位等[7-14]。

2.2 人員定位跟蹤技術(shù)精度

不同的定位技術(shù)與方法具有不同的定位特點(diǎn)和定位精度。表1列舉了定位精度在毫米到米之間的定位技術(shù)，該范圍的定位技術(shù)特點(diǎn)是成本高、定位精準(zhǔn)，波長(zhǎng)延用了傳統(tǒng)的短波傳輸波段。表2列舉了定位精度在米到千米之間的定位技術(shù)對(duì)比，該范圍的定位技術(shù)特點(diǎn)是成本價(jià)格低、定位精度不高，波長(zhǎng)延用了傳統(tǒng)的長(zhǎng)波傳輸波段。

表1 毫米到米之間精度對(duì)比Table 1 Comparison of precision between millimeter and meter

表2 米到千米之間精度對(duì)比Table 2 Comparison of precision between meter and kilometer

3 數(shù)字化定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)字化定位系統(tǒng)的原理

無線定位算法有基于距離定位(range-based)算法與基于角度定位(range-free)算法[15]，根據(jù)算法不同大致可以分為以下4類：信號(hào)到達(dá)角度(angel of arrival，AOA)[16]；信號(hào)到達(dá)時(shí)間(time of arrival，TOA)[17]；信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(time difference of arrival，TDOA)[18]；接收信號(hào)強(qiáng)度值(received signal strength indication，RSSI)[19]。表3對(duì)4種定位算法進(jìn)行了特征表述。

表3 四種典型定位算法的特征Table 3 Characteristics of four typical location algorithms

1) TOA算法定位原理是根據(jù)接收信號(hào)與移動(dòng)站臺(tái)信號(hào)之間傳輸時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)距離計(jì)算，通過計(jì)算得出的距離進(jìn)行相應(yīng)位置確定。該定位算法的基本方法是借助基站與射頻識(shí)別標(biāo)簽電磁信號(hào)的交互作用得出多個(gè)以基站為圓心，信號(hào)傳輸距離為半徑的圓，這些圓會(huì)相交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即為定位人員坐標(biāo)。以三個(gè)基站為例：假設(shè)有A1、A2、A3三個(gè)射頻基站，它們與工人身上射頻識(shí)別芯片M交互產(chǎn)生三個(gè)半徑為R1、R2、R3的圓，這些圓的交點(diǎn)M就是定位人員坐標(biāo)。三個(gè)基站的示意圖如圖1所示。

圖1 TOA定位算法示意圖Fig.1 Schematic diagram of TOA location algorithm

當(dāng)三個(gè)基站都是LOS基站時(shí)[20]，可以根據(jù)最小二乘法算法計(jì)算出M點(diǎn)的坐標(biāo)。假設(shè)M的坐標(biāo)為(x,y)時(shí)，N個(gè)基站得出N個(gè)(xi,yi)，根據(jù)其幾何意義得出式(1)。

(1)

將式(1)展開，化簡(jiǎn)得到式(2)。

(2)

將假設(shè)代入式(2)，即可得式(3)。

(3)

展開式(3)可得式(4)。

(4)

若式(4)左邊記為Y，式(4)右邊記為AX乘積，式(4)可改寫為式(5)。

Y=AX

(5)

若要求得坐標(biāo)(x,y)，即求得X利用最少二乘法可得式(6)。

X=(ATA)(-1)ATY

(6)

即可根據(jù)計(jì)算得出相應(yīng)交點(diǎn)M的坐標(biāo)(x,y)。

2) AOA定位算法的原理是通過測(cè)量基站到移動(dòng)臺(tái)之間直線形成的交點(diǎn)與兩基站在水平直線上所形成的角度進(jìn)行計(jì)算，兩個(gè)基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，所形成的交點(diǎn)M就是定位人員坐標(biāo)。其AOA算法示意圖如圖2所示。

圖2 AOA算法示意圖Fig.2 Schematic diagram of AOA algorithm

假設(shè)存在多個(gè)LOS基站對(duì)同一射頻識(shí)別標(biāo)簽進(jìn)行信號(hào)搜索與傳輸，其中，基站A1對(duì)射頻識(shí)別標(biāo)簽交互產(chǎn)生的信號(hào)角度為a1，基站A2對(duì)同一射頻識(shí)別標(biāo)簽交互產(chǎn)生的信號(hào)角度為a2，它們信號(hào)傳輸?shù)慕稽c(diǎn)為M，假設(shè)M的坐標(biāo)為要計(jì)算的(x,y)，A1基站的坐標(biāo)為(x1,y1)，A2基站的坐標(biāo)為(x2,y2)，根據(jù)其幾何意義可得式(7)。

(7)

將式(7)展開且代入數(shù)據(jù)得到式(8)～式(10)。

(x-xi)tana1=y-yi

(8)

yi-xitana1=-xtana1+y

(9)

(10)

綜合式(10)，同樣可以根據(jù)式(5)和式(6)的計(jì)算方法求出相應(yīng)的交點(diǎn)M的坐標(biāo)。

3) TDOA是一種通過信號(hào)傳輸時(shí)間差進(jìn)行定位的方法。通過收集信號(hào)源到達(dá)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間，計(jì)算出信號(hào)源的距離。利用信號(hào)源到多個(gè)無線電監(jiān)測(cè)站的距離(以無線電信號(hào)監(jiān)測(cè)站為中心，以信號(hào)源傳輸?shù)木嚯x為半徑作圓)就能確定信號(hào)源的位置。通過比較信號(hào)源到多個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間差，就能得到以監(jiān)測(cè)站為焦點(diǎn)、距離差為長(zhǎng)軸的雙曲線，多個(gè)雙曲線的交點(diǎn)位置就是信號(hào)源的位置(如圖1和圖3所示)。

圖3 TDOA示意圖Fig.3 Diagram of TDOA

4) RSSI測(cè)距原理即通過環(huán)境因素與信號(hào)傳輸距離對(duì)信號(hào)傳輸效率與接收效率雙因素控制進(jìn)行相應(yīng)的效率損失計(jì)算得出相應(yīng)的傳輸距離。假設(shè)PR是無線信號(hào)傳輸?shù)慕邮展β剩琍T是無線信號(hào)的發(fā)射功率，s是接收端與發(fā)射端之間的距離，m是傳播因子，其取值取決于當(dāng)時(shí)的大氣環(huán)境，它們之間的關(guān)系見式(11)。

PR=PT/sm

(11)

在式(11)的兩端同取對(duì)數(shù)即可得式(12)。

10×mlgs=10lgPT/PR

(12)

信號(hào)源的發(fā)射功率可以在監(jiān)測(cè)端測(cè)量出來，將此數(shù)據(jù)帶入式(12)，即可得式(13)。

10lgPR=A-10×mlgs

(13)

式(13)的左半部分10lgPR可以轉(zhuǎn)換成接收信號(hào)dBm的表達(dá)式，見式(14)。

dBm=A-10×mlgs

(14)

3.2 定位模型的建立

根據(jù)射頻識(shí)別標(biāo)簽信號(hào)傳輸原理，利用無線通信定位算法，結(jié)合選礦廠的廠房布局，選用SketchUp軟件，通過參考三維聲音定位系統(tǒng)[21]，設(shè)想對(duì)某個(gè)礦山選礦廠進(jìn)行3D建模，實(shí)施人員定位模型構(gòu)建，選礦廠人員定位原理如圖4所示。

圖4 人員定位原理示意圖Fig.4 Schematic diagram of personnel positioning principle

確定某點(diǎn)為礦山的定位基點(diǎn)，將選礦廠平地看作三維坐標(biāo)的基平面，Z軸部分為礦山的空間分布，礦工所攜帶的射頻識(shí)別標(biāo)簽代表其在礦山的坐標(biāo)信息，這樣每個(gè)礦工都有一個(gè)屬于自己的唯一的三維坐標(biāo)。當(dāng)其位置發(fā)生移動(dòng)時(shí)，其射頻識(shí)別標(biāo)簽在3D建模系統(tǒng)中的位置也發(fā)生相應(yīng)改變。這些實(shí)時(shí)信息變化將通過信號(hào)傳輸系統(tǒng)反饋給中央計(jì)算機(jī)，中央計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行匯總與分析，并判斷該射頻識(shí)別標(biāo)簽的當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)存在潛在危險(xiǎn)或者出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，中央計(jì)算機(jī)具有最初的信息判別功能，并將危險(xiǎn)信息反饋給礦工及后臺(tái)管理人員，以便通知礦工對(duì)目前情形做出應(yīng)對(duì)策略，達(dá)到智能與人工相結(jié)合的雙重保障[22]。

3.3 監(jiān)控計(jì)算機(jī)程序與信號(hào)交互圖

通過對(duì)定位原理的分析已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的定位，將定位系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)交互結(jié)合即可建立礦山監(jiān)控系統(tǒng)。在礦山周圍安裝相應(yīng)的信號(hào)接收塔，接收來自人員身上射頻識(shí)別標(biāo)簽所反饋的信號(hào)，將信息反饋給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控人員的坐標(biāo)信息變化。其監(jiān)控系統(tǒng)原理如圖5所示。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)原理圖Fig.5 Schematic diagram of monitoring system

礦山監(jiān)控系統(tǒng)一般由射頻識(shí)別標(biāo)簽、射頻閱讀器、分站、電源箱(或電控箱)、主站(或傳輸接口)、主機(jī)(含顯示器)、系統(tǒng)軟件、服務(wù)器、打印機(jī)、大屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)接口電纜和接線盒等組成[23-27]。

1) 射頻識(shí)別閱讀器接收來自射頻識(shí)別標(biāo)簽的信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在射頻識(shí)別標(biāo)簽有相應(yīng)信息顯示。

2) 射頻閱讀器進(jìn)行射頻識(shí)別標(biāo)簽信號(hào)的接收并將信號(hào)轉(zhuǎn)換回饋給分站。

3) 分站接收來自射頻閱讀器的信號(hào)，并將信息回饋給總站(計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng))，分站和總站都有數(shù)據(jù)校正、錯(cuò)誤判別、邏輯查詢等簡(jiǎn)單的信號(hào)處理功能，對(duì)射頻識(shí)別標(biāo)簽傳輸?shù)男畔⒂凶钤嫉倪壿嬇袛噙^程，使被控制設(shè)備能更好地完成工作。

4) 電源箱的功能是保證各級(jí)電流的通斷并進(jìn)行相應(yīng)的AC/DC、AC/AC、DC/AC、DC/DC的電流變換，也能夠在緊急斷電的情況下提供一段時(shí)間的電流供應(yīng)。

5) 傳輸接口的作用是接收來自總站的接收信號(hào)，并將信息回饋計(jì)算機(jī)。信息的傳輸是雙方面的，計(jì)算機(jī)能夠通過傳輸接口將人工輸入的信號(hào)或者計(jì)算機(jī)智能控制信號(hào)進(jìn)行發(fā)送(傳輸接口可以將信號(hào)進(jìn)行分級(jí)發(fā)送，比如分站等)。

6) 主機(jī)一般選用工控微型計(jì)算機(jī)或普通微型計(jì)算機(jī)、雙機(jī)或多機(jī)備份。主機(jī)主要用來接收監(jiān)測(cè)信號(hào)、校正、報(bào)警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、磁盤存儲(chǔ)、顯示、聲光報(bào)警、人機(jī)對(duì)話、輸出控制、控制打印輸出、聯(lián)網(wǎng)等。

3.4 提高通信傳輸效率

信號(hào)在礦山傳輸過程中不僅有土層、機(jī)械設(shè)備、選礦廠墻壁的阻擋，也有信號(hào)本身傳輸?shù)膬?nèi)在損耗。市面上大多數(shù)的通信設(shè)備都采用低于10 GHz傳輸頻段的信號(hào)頻率，該頻段信號(hào)頻率在傳輸過程具有效率高、設(shè)備價(jià)格低、技術(shù)較為簡(jiǎn)單且相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)使用該頻段的信號(hào)傳輸設(shè)備較多，極易造成該頻段信號(hào)傳輸擁擠的現(xiàn)象。我國(guó)使用的通信方式多為感應(yīng)通信、動(dòng)力線載波通信、漏泄無線通信等，雖然在一定程度上加強(qiáng)了無線通信的一個(gè)模塊，但也存在巨大的技術(shù)壁壘，目前國(guó)內(nèi)科研成果還不足以攻破[28]。提高無線網(wǎng)絡(luò)傳輸效率的方法取決于基于無線網(wǎng)絡(luò)備份路徑信號(hào)傳輸?shù)奶嵘齕29-30]。國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的傳輸技術(shù)有超奈奎斯特采樣定律[31]、壓縮感知理論[32]、SEFDM非正交傳輸信號(hào)[33]等?；诔慰固夭蓸佣桑慰固厮玫脑硎峭ㄟ^發(fā)送端產(chǎn)生的碼間干擾會(huì)在接收端的數(shù)字信號(hào)處理下得以消除[34]，以便能更高效地提高數(shù)字信息的傳輸。壓縮感知理論采用的方法則是通過對(duì)采集來的信號(hào)進(jìn)行稀疏分解，再將稀疏分解的信號(hào)線性組合一番，原始采集信號(hào)則會(huì)進(jìn)行一個(gè)重構(gòu)過程以提升傳輸速率。相較于前兩種提升信號(hào)傳輸效率的第三種方法為SEFDM非正交傳輸信號(hào)，SEFDM非正交傳輸信號(hào)作為一種非正交信號(hào)，其性能與正交頻分復(fù)用(OFDM)相似且能產(chǎn)生更高效的頻譜效率。上述三種提升傳輸效率的方法在通過組合優(yōu)化算法、凸優(yōu)化算法以及貪婪追蹤算法進(jìn)行一系列對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸加密與解碼，使數(shù)字通信傳輸技術(shù)能更好地服務(wù)于當(dāng)前礦山。

4 礦山監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化與維護(hù)

4.1 礦山監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化

自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)是智能化結(jié)構(gòu)發(fā)展的體現(xiàn)，僅靠人為監(jiān)管極易出現(xiàn)較大的漏洞，將人工與自動(dòng)化相結(jié)合的智能化監(jiān)管平臺(tái)能最優(yōu)化地保障人員安全。為提升設(shè)備的使用年限、消除礦山生產(chǎn)過程產(chǎn)生的機(jī)械或電磁等方面的干擾，需從電氣、通風(fēng)、供暖、排水以及數(shù)據(jù)捕捉等方面對(duì)礦山監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以更好地實(shí)現(xiàn)在工礦場(chǎng)景條件下的人員安全監(jiān)控。

1) 電氣改進(jìn)。為了消除電氣方面所產(chǎn)生的影響，通過歸納西山煤電集團(tuán)馬蘭礦選煤廠電氣干擾造成廠房危害的原因可知其主要的干擾極易造成廠房設(shè)備信號(hào)失真、動(dòng)作誤差大、產(chǎn)生噪音等，為此西山煤電集團(tuán)選煤廠采用安裝獨(dú)立線路電抗器、安裝LC多級(jí)無源濾波器、安裝獨(dú)立接地系統(tǒng)和采用雙重屏蔽電纜進(jìn)行最大化影響規(guī)避[35]。

2) 通風(fēng)改良。礦廠工作環(huán)境通風(fēng)散熱方面，李首良[36]通過對(duì)傳統(tǒng)軸流式通風(fēng)機(jī)作用于井下環(huán)境狀況進(jìn)行分析、歸納及總結(jié)，提出了將改進(jìn)版軸流式通風(fēng)機(jī)作用于井下。該通風(fēng)機(jī)在作業(yè)倒機(jī)、葉片角度調(diào)節(jié)、通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)警以及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示方面都具有很大一部分的改進(jìn)與優(yōu)化，使其能更好地作用于井下環(huán)境，保持良好的通風(fēng)換流效果。

3) 供暖改善。傳統(tǒng)礦山礦工供暖與礦井井口防凍都是通過燃煤燒鍋爐加熱水的方式實(shí)現(xiàn)，其污染大且利用率低，通過對(duì)北方某地浸鈾礦的實(shí)地考察，了解了傳統(tǒng)地浸鈾礦開采中存在地?zé)崮茉蠢速M(fèi)的現(xiàn)象，李陽等[37]提出了通過水源熱泵的方式將地浸鈾礦中的廢水熱能運(yùn)用于礦山中能極大提升地?zé)崮茉吹睦貌p少環(huán)境污染。其設(shè)計(jì)利用熱泵交換機(jī)將地浸鈾礦中廢水中的熱量進(jìn)行熱交換升溫儲(chǔ)存且作用于廠區(qū)，該方式相較于傳統(tǒng)燃煤加熱方式具有節(jié)能減排且利用率高的特點(diǎn)。

4) 排水監(jiān)管。通過對(duì)過去云岡礦選煤廠污泥濃縮車間設(shè)備檢修放水、跑冒滴漏及沖洗水回收設(shè)施方面的不足進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)云岡礦選煤廠在進(jìn)行車間排污時(shí)都是由人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)管控，每隔一個(gè)小時(shí)人工進(jìn)行手動(dòng)排水一次，該方式具有很大的局限性且存在操作弊端，一旦工人沒有進(jìn)行及時(shí)排水則容易導(dǎo)致電機(jī)燒毀。董海龍[38]針對(duì)監(jiān)管不足情況設(shè)計(jì)改造了智能化監(jiān)測(cè)車間且自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行車間排水，該排污泵自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)際使用中運(yùn)行良好且安全可靠，極大地節(jié)省了云岡礦選煤廠的支出成本，并提高了安全生產(chǎn)效率。

5) 數(shù)據(jù)捕捉采集。礦山配備高效的溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、粉塵傳感器、震動(dòng)速度傳感器以及震動(dòng)頻率傳感器[39-42]共同作用，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)反饋的效果。

4.2 定位系統(tǒng)的日常運(yùn)行維護(hù)

高效益生產(chǎn)過程中更需要高效規(guī)避工礦企業(yè)人員的人身安全問題，將智能化建設(shè)與生產(chǎn)安全維護(hù)當(dāng)作發(fā)展的重頭工作，并起前進(jìn)。為提高監(jiān)控系統(tǒng)使用效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，礦山應(yīng)對(duì)監(jiān)控程序進(jìn)行日常的維護(hù)和更新，以保障監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)期、可靠、有效的運(yùn)行。對(duì)于監(jiān)控設(shè)備來說，需要重點(diǎn)做好防潮、防塵、防腐等日常維護(hù)，定期對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行除塵、清理、打掃，將表面可見灰塵處理完畢過后用酒精對(duì)設(shè)備進(jìn)行擦拭，防止由于礦山潮濕環(huán)境、靜電因素、灰塵等使設(shè)備造成損壞。對(duì)于主機(jī)要定期進(jìn)行主板、風(fēng)扇除塵檢查，加快主機(jī)處理問題的能力，延長(zhǎng)使用時(shí)間，硬盤也要定期更換，保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份完整[43]。對(duì)于監(jiān)控所使用的軟件，需要能夠隨著監(jiān)控系統(tǒng)更新進(jìn)行底層開源碼的寫入與修改，以滿足監(jiān)控系統(tǒng)的正常功能需求，如AGC/AVC監(jiān)控軟件等[44]。

在堅(jiān)持以人為本、生命至上的發(fā)展理念中，今后工礦企業(yè)人員安全跟蹤將利用新型通信、互聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)與人工智能相結(jié)合的方式融合發(fā)展，在充分保障工礦企業(yè)人員安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)礦山高質(zhì)量、高效益的生產(chǎn)作業(yè)。

5 結(jié) 論

1) 礦山的安全生產(chǎn)關(guān)乎礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，智能化安全跟蹤與監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)能更好地服務(wù)于當(dāng)前的礦山安全生產(chǎn)。

2) 從工礦企業(yè)人員安全定位著手，介紹了市場(chǎng)上常用的定位系統(tǒng)，以及其原理和使用利弊，針對(duì)服務(wù)場(chǎng)景篩選出能夠滿足需求的定位方式服務(wù)于礦山安全建設(shè)。

3) 利用SketchUp軟件構(gòu)建礦山3D空間模型，將該模型編碼成計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行軟件與硬件的交互，且將該模型運(yùn)用于人員定位，并保持礦山監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能跟蹤技術(shù)的實(shí)施。

4) 礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)融合了傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制與電氣自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)等，這也要求工礦企業(yè)人員擁有更高的綜合素質(zhì)，只有多方面共同保障工礦企業(yè)人員的安全才能更好地促進(jìn)礦山安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)智能礦山的宏愿。