智慧礦山的建設(shè)，就是在礦山中建立智慧化的管理體系，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，將現(xiàn)有傳統(tǒng)的人工作業(yè)模式進(jìn)行智能升級(jí)，以達(dá)到提升管理水平，降低管理成本、提高工作效率、增強(qiáng)安全管控能力的目的。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快以及各行業(yè)對(duì)智能化裝備的需求也在不斷提高，各大礦業(yè)集團(tuán)也開始了信息化建設(shè)，智慧礦山就是這樣一種新型的信息化建設(shè)方式。
煤礦企業(yè)一般都會(huì)采用無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、車輛等的定位管理，目前有多種定位方式，如：室內(nèi)定位、網(wǎng)絡(luò)定位等。其中室內(nèi)定位系統(tǒng)使用最為廣泛，其能夠精確定位人員位置，避免人員丟失或被誤操作等情況發(fā)生；可以有效避免誤操作導(dǎo)致事故發(fā)生；還能夠利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測采掘工作面安全生產(chǎn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)采掘工作面安全隱患；還可以將采掘工作面事故情況通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速傳遞給管理人員進(jìn)行處理及報(bào)警。在采掘工作面上可以設(shè)置基于無線網(wǎng)絡(luò)定位設(shè)備對(duì)采掘工作面進(jìn)行精準(zhǔn)定位來進(jìn)行采掘作業(yè)指導(dǎo)和安全監(jiān)管的作用；也可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警等服務(wù)。
一、什么是室內(nèi)定位
室內(nèi)定位是一種在一定的環(huán)境下，通過無線電信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)之間的相互疊加、接收、解算從而獲得的位置信息技術(shù)。室內(nèi)定位是利用發(fā)射信號(hào)的頻率波形與衛(wèi)星信號(hào)相似或相近，具有相同的頻譜，從而根據(jù)信道不同可以得到位置和方向的測量技術(shù)。
根據(jù)信號(hào)頻率的不同，室內(nèi)定位系統(tǒng)可以將其分為無線電基站、接收機(jī)、天線、電波天線陣列、電子標(biāo)簽和信標(biāo)五種類型。其中接收機(jī)是利用頻率反射系數(shù)來定位用戶的位置；天線陣列接收信號(hào)；天線接收信號(hào)形成疊加信號(hào)。根據(jù)接收機(jī)接收到的信號(hào)來判斷其在空間中的位置，進(jìn)而確定位置；當(dāng)移動(dòng)基站發(fā)出信號(hào)后接收到信號(hào)，會(huì)通過軟件判斷位置是否在指定空間里。其中接收機(jī)在接收信號(hào)中會(huì)有一個(gè)或多個(gè)，所以接收機(jī)接收到信號(hào)也可能同時(shí)發(fā)送兩個(gè)信號(hào)出來，這兩個(gè)信號(hào)也被稱為信號(hào)調(diào)制。當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)我們稱之為信號(hào)強(qiáng)度或傳播功率，這些信號(hào)會(huì)與基站中發(fā)射的信號(hào)形成共振，接收到信號(hào)就會(huì)被稱為信號(hào)，在信號(hào)傳播過程中，經(jīng)過信號(hào)處理技術(shù)可以識(shí)別出信號(hào)中所包含的各種頻率信號(hào)和電壓值，這些信息就叫做定位信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)相加就是你周圍所包含的空間信號(hào)的功率值或它所代表的值（以 W表示）。通過這兩個(gè)數(shù)字計(jì)算得到你所處的位置。
二、智慧礦山室內(nèi)定位系統(tǒng)的應(yīng)用場景
智慧礦山室內(nèi)定位系統(tǒng)能夠在礦燈等設(shè)備上安裝一套定位終端設(shè)備，通過它的移動(dòng)及定位，能精準(zhǔn)定位到地面位置，從而達(dá)到實(shí)時(shí)掌握礦上人員、車輛坐標(biāo)信息的作用。采掘工作面：煤礦生產(chǎn)過程中作業(yè)人員和運(yùn)輸車輛都會(huì)經(jīng)過一些特殊場所，如礦井、隧道等。在井下作業(yè)時(shí)可利用終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員和車輛的信息顯示，避免了誤操作事故；也可作為安全管理平臺(tái)的重要內(nèi)容之一；還可以對(duì)人流量和車流量實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能夠及時(shí)掌握礦山礦井的運(yùn)行狀態(tài)。為維護(hù)區(qū)域內(nèi)安全生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定提供可靠保障。此外還可以通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)采掘工作面周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采掘作業(yè)人員可通過該系統(tǒng)隨時(shí)了解工作面情況，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；同時(shí)能夠通過井下定位設(shè)備精確查找出井下作業(yè)重點(diǎn)人及車輛；還可以利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測采礦面上是否存在安全隱患等。同時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將采掘工作面事故情況及時(shí)通知管理人員并發(fā)送給現(xiàn)場當(dāng)班負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理及報(bào)警等服務(wù)。
三、智慧礦山室內(nèi)定位解決方案
在煤礦行業(yè)中，由于礦井設(shè)備復(fù)雜，采掘工作面的安全監(jiān)管工作量大，對(duì)定位精度、穩(wěn)定性要求高，傳統(tǒng)的室內(nèi)定位模式無法滿足煤礦企業(yè)管理需要。室內(nèi)控制技術(shù)就是通過定位設(shè)備精確追蹤采掘工作面的人員位置和安全狀態(tài)，通過傳感器來采集、記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心進(jìn)行處理和報(bào)警。并通過系統(tǒng)傳輸給現(xiàn)場管理人員實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。實(shí)現(xiàn)井下精確到幾米或者幾十米、幾百米的精準(zhǔn)定位。
四、應(yīng)用案例
在新疆庫爾勒煤礦，公司結(jié)合采掘工作面位置及周邊環(huán)境特點(diǎn)，研發(fā)了基于室內(nèi)定位的“一維三面”安全管理系統(tǒng)，為作業(yè)人員以及車輛提供精準(zhǔn)的位置信息和智能的操作管控功能。一維三面：采掘作業(yè)面根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采掘作業(yè)方案進(jìn)行人員、設(shè)備和車輛的精確定位；通過對(duì)采掘工作面實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能管理調(diào)度系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)接，在監(jiān)控中心就可以實(shí)時(shí)了解采掘工作面的開采情況及作業(yè)現(xiàn)場情況；在采掘工作面上安裝基于室內(nèi)定位的采掘工作面狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和定位裝置；通過監(jiān)測煤礦在采掘工作面上進(jìn)行各種采掘作業(yè)，如：工作面注漿、掘進(jìn)過程中等情況。實(shí)現(xiàn)智能控制生產(chǎn)及管理模式創(chuàng)新；達(dá)到提高生產(chǎn)效率和安全性，降低管理成本；實(shí)時(shí)監(jiān)控井下生產(chǎn)安全、作業(yè)狀況及現(xiàn)場操作等方面的目的。有效地提高礦井生產(chǎn)的安全性和生產(chǎn)效率，提高管理水平和工作效率，從而保障煤礦生產(chǎn)及安全的穩(wěn)定性。二維室內(nèi)定位系統(tǒng)可以精確地將工人與地面人員進(jìn)行精確的定位互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無人值守作業(yè)和安全管理。