智慧矿山定位优缺点

2023-01-26 17:12:01

随着我国煤炭行业的不断发展,大型煤矿逐步开始使用定位技术来提升煤炭行业的安全生产水平。但是,由于矿井井下环境的复杂性,以及井下现场人员、设备数量增多,所以对煤矿矿井的可视化、智能化定位监控系统在实际应用中存在着很大困难。目前有以下几种定位方式:目前在煤矿井下使用较多的是传感器、红外激光、移动网络通信技术。其中,最有效的定位方式为基站技术和 GPS技术相结合,卫星定位方式。但并不是所有矿山都具备以上两种定位能力。

1.基站定位

基站定位具有可识别的范围大、抗干扰能力强、功耗低、无需信号覆盖等优点。基站定位是最直接、快速、无缝对接通信网络的方法。但是由于信号的衰减以及信号强度的降低,在数据传输过程中由于受时间和距离的限制,基站信号的信噪比极低且信号传输不稳定导致数据传输很难在井下进行,所以可以忽略不计。而且因为数据不透明的原因也无法利用设备上传数据等因素导致数据无法查询至基站所在位置实现远程查看。通信方式:当基站所在位置受到外界信号影响时将会使用户无法接收到所需的信号。此外由于基站与用户之间需要建立基站数据通信业务连接,使得基站数据传输成本很高却很难用来实现更高水准导航的功能。

2.卫星定位

卫星定位是指利用卫星信号与地面控制中心进行连接,并通过地面基站向控制中心发送目标位置信息和相关的地理位置信息。卫星基站一般由 GPS、格洛纳斯、伽利略等卫星导航系统组成。通过这种方式可以实现对井下设备的精确的定位和测量。优点:利用卫星可定位、连续精确、范围大等优点,可以实现井下人员的实时安全监控。但其在时间上需要花费较长的时间来确定位置。同时, GPS不具备接收距离的问题在短时间内无法解决;而且由于矿井的空间分布比较集中的情况下很难实现定位精度较差。

3.移动通信网络技术

该技术是通过对移动通信网络信号进行增强来实现井下自动定位。该技术可以使井下各点之间的通信距离远远大于地面基站的覆盖范围,从而实现井下区域的自动检测、跟踪和调度。但是该缺点是不能解决井下空间大、干扰因素多、覆盖范围小的问题。并且目前无线通信的覆盖范围只有一个点上的覆盖范围。

4.光纤通信

该技术的主要特点是采用多跳收发方式。即先把传感器接收到的信号放大、编码后发送出去,传输到由终端传输设备传递给用户,从而实现对井下人员的实时视频监控。由于没有延时、没有信号时延等特点,因此该技术信号稳定性差、传输距离较短、传输时延高。但是该信号并不稳定,传输距离仅10-20米为佳。如果需要数据传输则需要光纤网络支持。

5.无线电子围栏

无线电子围栏系统利用电子围栏的方式对人员进行管理。采用射频技术与电子围栏模块相结合,通过对电子围栏的控制实现围栏的定时和定人关闭。其特点是:安全预警准确、及时、联动、响应快,而且能够无缝连接到各个相关网络设施上去。可以与通信系统联网进行通讯工作。当检测到异常或监测到某一点时,可以通知相关人员及时进行处理和报警。系统可以与通信网络和电子围栏等系统连接实现信息共享和业务联动。缺点:占用区域大、布线复杂、位置固定且不能随时修改维护方便等优点适合煤矿井下多种环境下使用。该功能只能用于报警使用而且信号弱、范围大、灵敏度低、抗干扰能力差,不具备无线技术能力以及对数据不可篡改等特点;并且安装在井下使用时需占用一定区域场所也难以布设合理等等。

6.激光照射、红外激光、光电接收融合等技术。

这些定位技术主要以移动互联网为基础,以室内定位和室外实时数据分析为目的,并且定位精度不高,定位范围也比较小。但是这些技术是目前最广泛应用的,效果也比较明显。因为系统安装简单快捷,很容易实现,成本较低。相对于其它几种技术,基于基站和卫星的组合技术具有精度高、成本低等特点。但受井下环境及周围环境的影响大,在实际应用中存在一些问题和不足。因此只能作为辅助定位系统使用。其缺点主要是:系统结构复杂、需要配备一定的管理人员及专业技术人员和高精度设备(但不能实时监控)需要与各单位进行联网联动;设备间互联互通困难;且容易出现信息不准确或人为干预事故等问题。由于矿山特殊的地形、地质构造、矿井深度和复杂井况等多方面因素的影响,导致设备在井下无法正常工作(在恶劣的环境条件下)时定位设备往往不能及时得到报警和救援信息,进而会造成事故损失。