煤矿人员定位系统在煤矿安全生产中发挥着至关重要的作用，其主要功能和作用如下：
- 安全监控与事故预防：煤矿人员定位系统能够实时监测井下作业人员的位置，结合传感器数据提供全面的安全监控。通过监测环境参数和人员状态，系统可以及时发现异常情况并发出预警，如瓦斯浓度异常或长时间处于危险区域，从而提醒人员采取安全措施，减少事故发生的风险
- 人员调度与管理：系统能够实时获取井下人员的状态信息，合理安排工作任务和位置，提高人员利用率和工作效率。此外，系统还可以记录分析人员的工作轨迹和时间，优化工作流程，减少能源浪费和不必要的工作
- 应急救援与事故调查：在发生事故时，人员定位系统可以帮助救援人员快速定位被困矿工的位置，提高救援速度和成功率。同时，系统支持视频联动与轨迹回放，为事故调查提供理论依据
- 考勤管理：系统可以对入井作业人员的出入井和路径进行监测，确保按规定操作，并且可以进行日常考勤管理，记录每个工作人员的入井时间、出井时间以及活动轨迹
- 防止超定员生产：系统能够监控入井人数，防止人员进入危险区域，及时发现未按时升井人员，加强特种作业人员管理
- 持证上岗管理：通过人脸识别技术，确保入井人员持有上岗证，未取得证者不得下井，从而保障作业人员具备必要的安全资质。
- 数据分析与决策支持：通过采集的数据进行分析和挖掘，为管理者提供决策支持。例如，通过分析人员位置和活动情况，可以优化工作面的布局和作业时间安排，提高生产效率和安全性
总之，煤矿人员定位系统通过实时监测和准确位置信息，帮助管理人员掌握工作情况，采取措施提高效率和安全性。这一系统在煤矿安全生产中扮演着核心角色，是保障煤矿安全生产的重要技术手段。
一、 煤矿人员定位系统的最新技术进展
煤矿人员定位系统的最新技术进展主要集中在以下几个方面：
UWB技术因其高精度和快速响应的特点，成为煤矿人员定位系统的核心技术之一。例如，基于UWB技术的精确定位系统能够实现厘米级的高精度定位，并且支持多种工作面类型，如高割煤法和煤层曲线割煤法。此外，UWB定位技术还被用于人员接近预警系统中，识别精度小于30cm，能够实现人车/车车之间的中远距离警告、近距离危险警示以及接近停车三级预警防护。
现代煤矿人员定位系统不仅依赖单一技术，而是融合了WiFi、蓝牙、二维/三维GIS等多种技术，以实现更全面的定位和可视化管理。例如，云鼎科技股份有限公司开发的智能定位产品，通过UWB定位模组结合WiFi、蓝牙和GIS技术，能够实时呈现井下人员和设备的位置分布情况，并提供位置物联与GIS可视化。
针对综采工作面环境复杂性及安装难度问题，一些研究提出了基于蓝牙和LoRa技术的低功耗人员定位系统设计。这种系统能够在保持高精度定位的同时，降低功耗和安装复杂度。
现代煤矿人员定位系统不仅限于基本的定位功能，还逐步增加了考勤、调度、门禁等附加功能。例如，矿井人员定位系统可以集成考勤、调度、门禁等功能，提高煤矿的安全保障能力。此外，选煤厂人员定位系统通过电源电路、振动监测电路、按键等设备实现对人员的定位和监控，并具备轨迹跟踪、视频联动等功能。
SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术在矿井智能化中的应用也得到了关注。结合5G网络部署，SLAM技术可以提供云算力支持，减轻设备计算负担，推动智慧矿山建设。
煤矿人员定位系统的最新技术进展包括UWB技术的广泛应用、多种技术的融合、低功耗解决方案的创新、智能化功能的扩展以及SLAM技术与5G网络的结合。
二、 煤矿人员定位系统在实际应用中的效果和效率?
评估煤矿人员定位系统在实际应用中的效果和效率，可以从以下几个方面进行详细分析：
煤矿人员定位系统的精度是衡量其效果的重要指标。根据不同的技术方案，定位精度有所不同。例如，基于无线脉冲技术的高精度人员定位方法在实验中显示出极高的精度，当定位基站间距为70米时，平均定位误差最小为0.0302米。此外，基于UWB(超宽带)技术的定位系统也能达到30厘米的精度。这些高精度的定位技术显著提高了煤矿的安全性和管理效率。
系统的稳定性也是评估其效果的关键因素。例如，基于无线脉冲技术的定位系统在连续运行60天后，定位精度变化在±0.0003米以内，延迟变化在±0.03秒以内，显示出良好的系统稳定性。这表明该系统能够在长时间内保持高精度和低延迟的定位能力。
实时监控和快速响应对于煤矿安全管理至关重要。例如，山西某矿井下安装的人员精确定位系统平均识别时间在2秒以内，多卡检测精准度在98%以上，人像识别精准度在99%以上。这种快速响应能力使得管理人员能够及时掌握井下人员的位置信息，并迅速采取应对措施。
先进的煤矿人员定位系统通常具备多种功能，如实时信息查询、工作超时报警、历史信息查询、多系统融合联动、故障自诊断、自评估和联网功能。这些功能不仅提高了系统的实用性，还增强了煤矿的安全管理和应急响应能力。
成本效益也是评估煤矿人员定位系统的重要指标。例如，基于Zigbee技术的低成本煤矿人员定位系统具有良好的可靠性、可扩展性和定位性能，在地下隧道环境中静态定位误差小于2.4米，在走廊环境中移动估计误差低于4.5米。这种低成本方案在满足高精度需求的同时，也降低了系统的部署和维护成本。
在紧急情况下，煤矿人员定位系统能够迅速确定被困人员的具体位置，为救援争取宝贵时间。例如，通过详细监控每位员工的地理位置和坐标信息，以及大致划分周围环境，确保员工位置在安全区域内。这种能力对于煤矿安全、事故预防和紧急救援具有重要作用。
煤矿人员定位系统不仅提升了矿井的自动化和智能化水平，还显著提高了矿井的安全系数。例如，北路智控公司开发的矿用打钻管理系统通过自动化完成相应工作，年直接经济效益达300万元。这表明人员定位系统与其他智能化系统的结合使用，能够进一步提高煤矿的整体运营效率和经济效益。
煤矿人员定位系统在实际应用中的效果和效率可以通过其定位精度、系统稳定性、实时性和响应速度、功能多样性、成本效益以及紧急救援能力等多个方面进行综合评估。
三、 煤矿人员定位系统在不同国家或地区的实施情况
煤矿人员定位系统在不同国家或地区的实施情况存在显著差异，主要体现在技术标准、监管机构和应用范围等方面。
在中国，煤矿井下人员定位系统是煤矿井下安全避险“六大系统”之一，由国家安全监管总局、国家煤矿安监局以及地方政府联合监管。自2009年以来，中国已经在全国范围内推广应用了多种煤矿井下人员定位系统，并制定了相关技术要求和测试方法。近年来，随着技术的发展，精确定位技术在煤矿开采中得到了广泛应用，特别是在山东等地，对人员定位系统的定位精度、实时性和覆盖范围提出了更为严格的要求。此外，中国还发布了多项行业标准和规范，以确保煤矿井下人员定位系统的安全性和可靠性。
相比之下，在美国，煤矿井下人员定位系统的审批和监管由MSHA(矿山安全与健康管理局)和NIOSH(国家职业安全与健康研究所)负责。这表明美国在煤矿安全管理方面也有严格的监管体系，但具体的实施细节和标准可能与中国有所不同。
中国在煤矿人员定位系统的推广和应用方面具有较为全面的标准体系和监管机制，而美国则侧重于通过国家级的安全与健康机构进行审批和监管。
四、 煤矿人员定位系统面临的主要技术挑战和解决方案
煤矿人员定位系统面临的主要技术挑战和解决方案可以从以下几个方面进行详细分析：
1. 主要技术挑战
现有的煤矿人员定位系统普遍存在定位精度低于3米的问题，且单基站并发容量有限，无法满足大容量节点、快速移动和高精度定位需求。此外，集中式定位系统无法满足强实时响应需求，因为位置信息的计算、保存、跟踪、回放均由地面服务器集中完成，目标节点仅具备简单数据收发功能。
煤矿井下环境复杂，存在多种障碍物和恶劣条件，如湿度、灰尘、滑坡等，这些因素可能导致定位信息部分延迟或丢失。此外，井下无线传感器网络(WSN)的感知范围有限，仅几十米，因此构建全面覆盖的定位系统成本高昂，可能导致数据拥堵、延迟和维护问题。
目前大部分煤矿的人员定位系统和通信联络系统均为独立系统，未能融合联动，导致定位效果差、通信质量低，且成本高昂、维护复杂。
高精度定位设备如惯性导航系统需定期校正，无论是采用全站仪还是布设新无线传感器节点都具有较高的专业性和技术门槛，对一般作业人员具有挑战性。
关于一般井下设备的定位系统还缺乏相关标准，煤矿井下对于防爆的特殊要求导致各类常规传感器需要针对性的安全设计。
2. 解决方案
一种基于UWB(超宽带)技术的矿井复杂环境精确定位整体解决方案，综合远程微分站技术、人车联合定位技术和惯导融合定位技术，解决了井下复杂环境无盲区精确定位的问题。该系统具有高精度定位能力，最大覆盖半径800米，一/二维定位精度分别达到稳定20cm/30cm。
山东省煤矿安全监察局规定，系统应支持多系统融合，优先实现与安全监控系统、考勤系统、通讯系统、井下应急广播系统的融合。这将有助于提高系统的整体性能和可靠性。
开发了低功耗大容量定位分站系统，可同时支持200个定位目标，人卡续航时间400小时。这种系统能够在不增加太多成本的情况下，显著提升系统的并发识别能力和续航能力。
采用多源信息融合技术，结合距离交会、数据库匹配、航位推算等多种定位方法，以提高定位精度和可靠性。例如，组合导航和SLAM(同步定位与地图构建)技术可以有效应对井下特殊作业环境带来的挑战。
需要出台全面的指导性和强制性标准来提高井下定位传感器的兼容性，便利设备的智能化和无人化改造。同时，通过智慧矿山操作系统平台实现人员定位的各种功能，包括实时全程高精度监测定位与追踪、井下人员的总数和分布状况、矿工入井/出井时间、井下人员运动轨迹、人员及考勤管理等。
