煤矿安全生产事关矿工的生命安全，政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作的安全性。如何改善目前煤矿企业对井下工作人员落后的管理模式，以及如何实现煤矿管理的现代化、信息化，已经成为所有煤矿企业和煤矿安全管理部门关心的话题。

    据中国煤炭工业协会发布的《2008年全国煤炭工业统计快报》显示，2008年我国煤炭产量达到27亿多吨，国内共发生120多起矿难，共死亡3210人，百万吨死亡人数近1.2个。为此，对煤矿安防产品提出了新的要求。在有关厂商的不断努力下，近期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。煤矿安防仍然没有一个固定模式，比较分散，主要是依赖于煤矿安全规程而被动发展。

    如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现煤矿的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。

煤矿领域常用安防系统
煤矿安全生产监测系统
    煤矿安防系统主要有煤矿安全生产监测系统，最早有重庆安全仪器厂五路瓦斯报警器，西安100点，KJ1-4等产品，后来发展较好的有KJ95、KJ38、KJ66、KJ101等。比较知名的厂家是天地公司常州分公司（原煤科院常州自动化所）、北京阳光金力公司、北京仙岛公司等。这些公司不仅有煤矿安全生产监测系统，还有与其配套的视频监测系统，同时还生产其他有关安全和自动化产品。

    目前较先进的煤矿安全生产监测系统主要包括：瓦斯、温度、风速、一氧化碳、负压等传感器，加上设备开停传感器及设备断电仪所组成。一般都是通过分站传输系统到地面主站。设备开停显示在调度模拟或大屏幕（一般和视频监测系统融合），凡是合法生产的有瓦斯的矿井，都必须安装煤矿安全生产监测系统。

煤矿人员与设备定位管理系统
    目前发展势头正旺的是煤矿人员与设备管理系统。由于监管力度不断加强，大中型煤矿和众多乡镇小煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，有效地遏制了重大瓦斯煤尘爆炸事故的发生。生产安全的核心是人的安全。煤矿需要利用相应的矿井人员定位设备，全天候对煤矿入井人员进行实时自动跟踪，随时掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹、全矿井下人员的位置分布情况。

    矿用人员定位系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等于一体的综合性应用系统。这一产品的出现，为煤炭企业的安全生产、日常管理以及事故急救带来可靠指挥依据。国家安全生产监督管理总局政策法规司有关负责人在08年初提出，为加强煤矿安全生产，今后将进一步推广和完善煤矿井下人员定位系统。

    矿用人员定位跟踪系统以标示卡为基本采集单位，完成对下井者地理信息和工作信息的采集、存储、处理、显示和打印，同时可以对各种异常状态进行预警、报警。系统主要由标识卡、读卡器、人员检测分站、通信接口、服务器、打印机等组成。从结构上划分，人员定位跟踪系统主要包括主站、分站和移动分站。主站模块既是系统的信息处理中心，又是用户的信息获取源。从各种总线传输汇总的数据，经过主站模块完成数据筛选、信息存储、异常处理后，与用户进行信息交流；分站模块包括各种基站、读卡器和标示卡，共同形成一个动态信息采集监控区，并通过一定的信息传送方式，将数据汇总至主站模块。从功能上划分，人员定位跟踪系统基本功能包括实时数据采集与存储、井下人员的电子考勤、动态定位、地图管理、历史路径查询与显示、数据联网、报表生成，以及报警提示井下人员进入危险区域及限制区域，矿难时提供井下人员搜救帮助等功能。

    目前生产矿用人员定位系统的厂家有：上海数传信息科技有限公司、中电广通股份有限公司、太原海斯特电子有限公司等。[nextpage]

    在无线技术基础上的煤矿井下人员定位系统经历了三个主要阶段，前两个阶段都采用RFID技术。与其他识别技术相比，RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。但是这种技术的读卡器价格昂贵，如果要实现人员位置的密集跟踪，系统造价将难以承受。而人员检测与管理系统作为一个综合性系统，与安全监控系统具有同等重要性，若只实现小范围的人员检测，难以体现其价值，更难以发挥其应用前景。

    随着现代传感器网络的发展，无线传感器网络(WSN)技术走向成熟，并在多个领域有成功应用。因此，基于WSN技术的第三代人员定位跟踪系统成为近年来的研究热点。WSN由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个自组织的网络系统，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。

    WSN家族非常庞大，包含多个协议族。根据煤矿应用的特点，第三代人员定位跟踪系统不约而同地把研究的焦点取在Zigbee标准上。Zigbee是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的关于组网、安全和应用软件等方面的技术标准。完整的Zigbee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。

    应用汇聚层是把不同的应用映射到Zigbee网络上，主要包括安全属性设置和多个业务数据流的汇聚等功能；网络层则可实现网络的自组织和自维护，从而降低了网络的维护成本。Zigbee技术具有低功耗、短时延、低速率、近距离、低成本、大容量、高安全性、免执照频段等特点，因此在短距离无线通信领域有着较大的优势。而煤矿巷道在空间上本身具有局限性，若采用基于Zigbee技术的低成本传感器密集分布，将为当前的井下人员跟踪带来质的飞跃。

    目前人员定位发展很快开始由人员考勤后发展为人员管理，最后发展为人员设备管理和双向通讯。

    除了安全监测系统和人员定位系统之外，煤矿安防应用中，还有一些比较重要的系统，如：水泵自动化系统、风机监测系统，平巷机车安全运输系统，这些系统都和矿工的生命安全紧密联系在一起。[nextpage]

采用新技术,煤矿安防应用应以人为本
    煤矿安防设备由被动发展（煤矿安全规程所规定必须安装的设备）到目前主动设计生产人员保护，是煤矿安防设备应用发展的一种质的转变，一种巨大的进步。开滦集团公司机电副总何晓群提出了人本安全的理念。同时在开滦集团公司推广了很多由他带领研制的人本安全的产品和系统，如高压开关柜电磁闭锁语音报警电子锁、斜井运输安全监测系统、皮带机双滚筒人员保护系统、平巷运输人本安全系统。

高压开关柜电磁闭锁语音报警电子锁，防止误操作
    高压开关柜电磁闭锁语音告警装置是开滦集团有限责任公司自行设计和制造，用于额定电压3KV-35KV，频率为50Hz的户内电气开关柜中，与支柱绝缘子式传感器配套。装置在开关柜内，对前门、后门及其他需闭锁的部位，能可靠的防止误操作，并用语音告警提示，防止维修人员和工程技术人员误入带电间隔触电，提高了产品的安全性。

斜井运输安全监测系统，确保生产安全
    通过使用斜井运输自动监控系统，能真正作到“人车分离”，“行人不行车，行车不行人”（煤矿安全规程要求），并且在斜井运输过程中实现了“三自动一隔离”。系统主要特点如下：

自动挡车
    挡车器采用常闭式挡车门和挡车栏，通过轴编码器判断矿车的运行方向和位置，通过PLC的系统，实现挡车门和挡车栏的自动开闭。

自动捕车
    自动捕车主要指机械式捕车，自行研发的牛头式捕车器，和在轨道内铺设枕木实现自动捕车的目的。通过在荆各庄矿业公司井下2048斜井试验，取得了非常满意的效果。

自动闭锁
    ·人车自动闭锁：采用智能视觉传感器和红外计数器，在绞车停车时：如果探测有人进入时，闭锁绞车不能开车；在绞车运行时：如果探测有人进入时，发出语音告警：“有人进入，减速停车”；

    ·行人安全门闭锁：只有在斜井内无人时，才允许关闭行人安全门；只有在关闭行人安全门后，才能发出预警信号；只有在发出预警信号后，才能发开车信号；预警信号发出后，行人安全门不能打开。

人车隔离
    在运行矿车两侧用钢丝绳安装防护栏。[nextpage]

斜井运输安全监测系统
·三自动一隔离系统；
·牛头式自动捕车器；
·行人安全门（在安全上，要像竖井一样管理斜井）；
·智能视觉传感器和红外传感器及红外计数器应用在斜井监控系统之中。

胶带运输机双向滚筒人员保护装置
    矿用胶带运输机双向滚筒人员保护装置，是一个新型产品，即是一个矿用胶带运输机保护的新品种，又能用在其他不允许人员靠近的危险场所或设备上。当设备未启动或正常运转时，监测双向滚筒部位是否有工作人员作业或靠近。当监测到有人作业或靠近时，该装置断开设备启停控制回路（禁止启动或停车），同时语音报警并锁定设备，防止双向滚筒部位绞人事故的发生。

    本装置是集红外探测器和金属探针为一体，红外探头用于检测人员，金属探针用于检测煤水泥。既可对人员监测，又可防止传感器被煤水泥堵住后不报或误报。是一种新型传感器。在目前的现有技术中，将红外传感器配合语音告警装置，组成矿用胶带运输机双向滚筒人员保护装置。目前国内外尚未见到。该保护装置，采用隔爆型控制器，本安型传感器和语音报警器。

    综上所述，煤矿安全由安全生产监测系统不断完善，目前辅助生产安全提到了议事日程，（辅助生产死亡率虽小，但频发）要以人为本就必须引起重视，希望有志于煤矿安防厂商在此有所突破。

煤矿安防应依赖于煤矿综合自动化的发展
    提升煤矿安全管理的出路在自动化，没有自动化，煤矿很难走出目前的困境（工人工资低，工作劳动强度大，作业条件恶劣，矿难频发）。只有走自动化的道路，才是煤矿发展的唯一出路。煤矿安防系统，作为自动化系统的一个子系统既可独立存在又要依靠自动化系统，只有揉入自动化系统中，才能发挥其最大的优势，才能得到全面发展。例如安全监测系统的应急措施，水泵系统应急措施，通风系统应急措施等，还有灾害预防、事故救助这些都是自动化系统的必须，这些也都是对煤矿安防系统的完善。

    为了实现以人为本，达到人本安全，加快开滦集团公司发展步伐，从2007年起，开滦集团公司邀请中国矿业大学有关人员一起，制定了开滦集团公司综合自动化发展五年规划，目前该规划已通过煤炭协会鉴定，开滦集团公司正在遵照规划按部就班的进行改造和建设，在2010年实现营业额500亿元，产煤5000万吨的“双五”目标，使百年老矿焕发青春。（本文作者程玉祥为开滦集团公司信控中心自动化控制科副科长/高工）