煤矿人员定位系统
煤矿人员定位系统是煤矿安全工作的眼睛，在煤矿安全生产中发挥源头管理的作用，避免安全隐患，减少事故。20世纪80年代，煤矿人员定位系统开始在煤矿使用，特别是2005年以来，煤矿监控系统的全面推广应用，促进了煤矿瓦斯、火灾等灾害的治理，有效遏制了煤矿重大事故，提高了煤矿的安全管理水平和能力，为保障煤矿安全生产发挥了巨大作用。
煤矿定位系统升级的背景
经过10多年的全面推广应用，技术标准、安装、使用、维护和管理方面的不足逐渐暴露出来。
第一，系统稳定性不高。由于井下工作环境较差，粉尘较多，井下工作环境空间较小，强电场和电磁场对传感器的影响，传感器防止粉尘、水分、温度变化和电磁干扰的能力等。，系统运行不稳定，大量和误报现象时有发生。
人员定位系统可靠性低
第一，备用电源供电时间短，检查周期长，异地断电时间长。
第二，大多数传感器只能检测一个气体参数或设备运行参数，数据采集过于单一，难以诊断传感器的运行状态。
第三，系统兼容性差。专网运行，系统互不兼容，预警弱，系统未充分利用，大量数据未充分利用，系统间联动不足，升级动力不足。
第四，管理维护不方便。存在传感器校准周期短、系统无自检功能、数据防篡改困难等问题。
随着信息技术的发展，煤矿已经开发并使用了许多系统，如人员定位、应急广播、矿压监测、运输调度、机电设备在线检测和故障诊断等。但由于缺乏顶层设计和系统间的集成，系统间的信息处于“信息孤岛”状态，无法共享。这些问题制约着信息技术更好地服务于煤矿安全生产。面对这些问题和不足，煤矿人员定位系统升级势在必行。因此，在2015年全国安全生产工作会议上，国家煤矿安全监察局提出，计划在“十三五”期间对煤矿人员定位系统进行升级改造，成立了领导小组和工作组，编制了《煤矿人员定位系统升级改造工作方案》和《煤矿人员定位系统升级改造技术方案》(以下简称《技术方案》)，制定了相关标准，召开了区级座谈推介会，明确了目标任务。
此后，《煤矿人员定位系统管理规定》于2015年7月1日经国家煤矿安全监察局局长办公会审议通过。8月19日，召开升级改造工作启动会，确定总体技术思路、原则和技术支撑。国家煤矿安全监察局委托国家安全标准中心牵头研究编制了《技术方案》，明确了传输数字化，提高了抗电磁干扰能力，向前推进。提高传感器保护水平，完善报警和断电控制功能，支持多网多系统融合等13个方面的升级改造。之后，国家煤矿安全监察局委托安标国家中心开展“煤矿人员定位系统升级改造产品检测方案”专项研究，组织从事煤矿人员定位系统检测的常州、抚顺、重庆三地分别编制《煤矿人员定位系统升级改造检测实施细则》，细化检测流程和考核方式，规范和完善升级改造产品检测工作。
在此基础上，国家煤矿安全监察局研究制定了《煤矿人员定位系统管理规定》。自2017年8月国家安全标准中心正式受理升级产品安全标准申请以来，已有30多家生产企业提出申请，最终有12家生产企业获得了新的安全标志。同时，国家煤矿安全监察局委托国家安全标准中心开展《煤矿人员定位系统升级改造验收规则》研究，统一验收方式、验收规则和判别尺度，严格控制升级改造工作，形成闭环管理。
2018年4月1日、5月29日、6月15日，国家煤矿安全监察局组织专题研讨会，推进华东东北、西北、西南煤矿人员定位系统升级改造，掌握省级局的工作进展和面临的问题，并就相关标准实施、设备安装使用等进行交流讨论。2019年12月12日，国家煤炭监督管理局正式发布《煤矿人员定位系统升级改造验收规范》。
升级监控系统的要点
(一)提高系统的稳定性。通过系统和数字信息传感器的抗电磁干扰测试，提高了系统的防护等级，并对存储的数据进行了加密。系统主干网络采用工业以太网，模拟传感器与变电站之间采用有线传输方式。总线和支线应集成在一起，以确保有效的信号传输。
(二)提高系统的可靠性。通过改进系统数据传输机制，提高系统性能，系统巡检周期控制在20s以内，非现场断电时间控制在40秒以内，备用电源可连续供电不低于8小时，确保本质安全距离大于6公里。对监控系统进行分级报警和逻辑提升报警，实现有线传输和无线传输的有机结合，提高异常数据的分析能力，从而提高系统的应急联动功能和数据分析对接功能。通过这些数据变化，
(三)提高联动的有效性。如遇煤气超限、停电等需要立即疏散人群的情况，可自动与应急广播、人员定位、通讯等系统联动。
(四)增强数字传输。实现重点监控系统数字化，推动智能传感器发展。监控系统升级后，匹配的模拟传感器均具有数字传输功能，而智能模拟传感器具有类型、状态和故障的自识别、状态调整和识别提醒功能，不按规定进行调整。
(五)支持多网、多系统的融合；将地下有线无线传输网、监测监控与GIS技术相结合，实现其有机融合。可采用地面模式或井下模式。而地面平台则需融合环境监测、人员定位、应急广播、供电监控系统、无线通信、设备监测、车辆监测、视频监测等功能。
煤矿人员定位系统的关键技术问题。
1)数字传感器技术的新应用。感测技术是影响传感器性能的主要原因，利用激光感测可以实现电流控制波长，完成对气体的测量，感测本身抗干扰性强，不受其它气体的影响，在粉尘较大和环境恶劣的情况下也能起到一定的作用。
多网多系统融合技术的应用。利用多级据融合技术，实现了不同板块、不同模型之间的数据融合，提高了系统响应能力和连通性，保证了对周边环境进行安全评估。
3)本地和异地断电技术的应用。现场和异地控制技术能够对矿井不同环境中的参数及时作出反应，提高系统的反馈速度，使反应时间摆脱了原来的巡视周期限制，从而快速地达到异地控制的目的。
4)电磁兼容技术的应用。EMC技术具有自身的抗干扰能力，在抑制干扰的过程中，可以通过电气隔离、屏蔽、接地、滤波和端口保护等技术来切断干扰源。此外，电源短时自供电技术，通过对电池电容等设备采取防爆措施，有效提高了设备的抗干扰能力。
煤矿人员定位系统的发展前景。
我国一次能源中以煤为主，占70%左右，煤炭工业的安全、健康、可持续发展离不开煤监机构的定位，未来煤监技术的发展方向主要有以下几点：
1.矿山物联网技术的研究与应用。目前，虽然煤矿人员定位系统已经实现了监控、人员定位、应急广播三网融合，但是，煤矿人员定位系统的无线传输衰减大、电气防爆等特点，制约了地面物联网技术在煤矿中的直接应用。所以，在未来实现井下各异构系统集成开发和应用“矿用物联网”技术，将是煤矿人员定位系统智能化发展的主要方向。
2.煤矿发生重大灾害时的预警技术研究。对煤矿重大灾害事故进行预警，是保证煤矿安全生产的重要措施。改进后的煤矿人员定位系统增加了自评估功能，软件系统可实时监测井下环境中的有毒有害气体，利用数据分析进行火灾等灾害的提示和数据反馈，但预警的准确性不高，难以满足煤矿安全生产的需要。加强瓦斯、火灾、冲击地压等灾害的预警监测技术研究，是当前和今后工作的发展方向。
3.高性能传感器的研究和应用。该系统充分发挥了单片机的优势，研制了性能高、可靠性强、品种多的矿用传感器，实现了传感器的自诊断、自校正和自控制。