RFID技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

RFID技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用
摘要:介紹了RF1D技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用狀況，及其主要組成結(jié)構(gòu)和工作原理。論述了RF1D在礦井井下人員定位管理方面和巷道安全、設(shè)備管理等方面的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:RF1D;人員定位;自動識別;閱讀器;電子標簽

在分析近期幾個煤礦發(fā)生的特大事故時發(fā)現(xiàn)幾個共性問題:地面與井下人員的信息溝通不及時;地面人員難以及時動態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，進行精確人員定位;一旦煤礦事故發(fā)生，搶險救災(zāi)、安全救護的效率低，搜救效果差。為此，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災(zāi)、安全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，對安全生產(chǎn)工作提出了更高的要求和期望。因此提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強以災(zāi)害預(yù)防、高效搜救為主要目標的安全生產(chǎn)長效機制，是我國安全生產(chǎn)工作的必由之路。

1概述
RFID技術(shù)是直接繼承了雷達的原理，并由此發(fā)展起來的一種新的自動識別技術(shù)。利用反射功率進行通信奠定了RFID的理論基礎(chǔ)。RFID標準化問題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐富，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)不斷擴大，特別是沃爾瑪公司和美國軍方的使用，極大地推動了RFID的研究與應(yīng)用。在南非，RFID技術(shù)已成功用于礦井管理，成功解決了關(guān)于礦井考勤、防盜、安全等礦井管理存在的問題。在國內(nèi)礦區(qū)管理與計算機結(jié)合的程度主要限于井上部分，包括日常的企業(yè)流程管理、財會管理、運輸管理。煤礦井下管理仍以經(jīng)驗管理為核心，隨著煤炭行業(yè)信息化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，大多數(shù)煤礦企業(yè)在生產(chǎn)的實際過程中基本都采用了各種各樣的煤礦管理系統(tǒng)，并在實際應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。隨著RFID技術(shù)的引進，國內(nèi)煤礦也開始使用RFID技術(shù)進行管理。如:西山礦務(wù)局、大同礦務(wù)局。

2基本組成及工作原理
RFID技術(shù)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。系統(tǒng)一般由3個部分組成，即電子標簽、閱讀器和應(yīng)用接口。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。
在RFID系統(tǒng)的工作過程中，始終以能量為基礎(chǔ)，通過一定的時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。閱讀器向電子標簽提供工作能量。當電子標簽進入射頻識別場時，閱讀器發(fā)射出的射頻波激活標簽電路，相互作用，完成數(shù)據(jù)的交換。對于多標簽同時識讀來講，可以采用閱讀器先發(fā)的形式，也可以是標簽先發(fā)的形式。為了實現(xiàn)多標簽無沖突同時識讀，對于閱讀器先發(fā)的方式，閱讀器先對一批標簽發(fā)出隔離命令，使得閱讀器識讀范圍內(nèi)的多個電子標簽被隔離，最后只保留一個標簽處于活動狀態(tài)與閱讀器建立無沖突的通信聯(lián)系。通信結(jié)束后指令該標簽進入體眠，指定一個新的標簽執(zhí)行無沖突通信指令。如此重復，完成多標簽同時識讀。對于標簽先發(fā)的方式，標簽隨機地反復發(fā)送自己的識別ID，不同的標簽可在不同的時間段被閱讀器正確讀取，完成多標簽的同時識讀。對于任何一只電子標簽來講，都具有唯一的ID號，這個ID號對于一只標簽來講，是不可更改的。在大多數(shù)應(yīng)用場合，是通過運用后臺數(shù)據(jù)庫來支持標簽的數(shù)據(jù)屬性的。通常由電子標簽與閱讀器構(gòu)成的識別系統(tǒng)是為應(yīng)用服務(wù)的，應(yīng)用的需求多種多樣，各不相同。閱讀器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口由開發(fā)工具調(diào)用的標準函數(shù)來表示。功能大致包含以下方面。應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要向閱讀器發(fā)出配置命令和其他指令。閱讀器向應(yīng)用系統(tǒng)返回其當前的配置狀態(tài)和各種指令的執(zhí)行結(jié)果。

3在井下人員定位管理方面的應(yīng)用
實現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進出的有效識別和監(jiān)測監(jiān)控，使管理系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動化”，實現(xiàn)數(shù)字礦山的目標。煤礦井下人員定位管理方面實現(xiàn)的基本功能包括:①任一時間井下或某個地點究竟有多少人，這些人都是誰;②每個人在井下任一時間的活動軌跡;③查詢一個或多個人員現(xiàn)在的實際位置(井下人員定位)，方便調(diào)度中心可快速正確的電話聯(lián)系該人員澳占詢有關(guān)人員在任一地點的到漓時間和總工作時間等等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員(如:瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、測風人員等)是否按時、到點的進行各項數(shù)據(jù)的測試和處理，從根本上杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故。方案是在井下的各個巷道和人員可能經(jīng)過的通道中安裝若干個閱讀器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場巷道實際情況和要實現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過通信線路與地面監(jiān)控中心的計算機進行數(shù)據(jù)交換。同時在每個下井人員佩帶的礦燈或其他裝備上安置一個電子標簽，當下井人員進入井下以后，只要通過或接近放置在巷道內(nèi)的任何一個閱讀器，閱讀器即會感應(yīng)到信號同時立即上傳到監(jiān)控中心的計算機上，計算機就可判斷出具體信息(如:是誰，在哪個位置，具體時間)，同時把它顯示在監(jiān)控中心的大屏幕或電腦顯示屏上并備份，管理者也可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊井下某一位置，計算機即會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。同時控制中心的計算機會根據(jù)一段時間的人員出入信息整理出這一時期的每個下井人員的各種出勤報表(如:出勤率、總出勤時間、遲到厚退記錄、未出勤時間等)。另外一旦井下發(fā)生事故，可根據(jù)電腦中的人員定位分布信息馬上查出事故地點的人員情況，然后可再用探測器在事故處進一步確定人員準確位置，以便幫助營救人員以準確快速的方式營救出被困人員。

4在巷道安全、統(tǒng)計考勤和設(shè)備管理方面的應(yīng)用
不同級別的人員可以進入的巷道權(quán)限各不相同。通過安裝在巷道出叭口處的閱讀器對要通過的人員進行自動識別。根據(jù)后臺數(shù)據(jù)庫設(shè)置的信息對巷道處的旋轉(zhuǎn)門進行相應(yīng)的控制，當人員允許進入時，自動打開，當人員不允許進入時，旋轉(zhuǎn)門關(guān)閉。同時對來到巷道入口的人員自動記錄并保存，便于查詢和生成報表。在考勤方面顯示每個下井人員確切的下井時間和上井時間。并根據(jù)工種(規(guī)定足班時間)，判斷不同類別的人員是否足班，從而確定其該次下井是否有效。在月統(tǒng)計報表中對下井時間、下井次數(shù)(有效次數(shù))等分類統(tǒng)計，便于考核。打印月考勤報表、任意時間段下井統(tǒng)計等有關(guān)報表。車和其他重要設(shè)備的具體實時位置，計每一輛礦車每天的運輸次數(shù)和出入頻率，便于管理。設(shè)備的設(shè)置和應(yīng)用原理與人員定位基本相同。

5結(jié)語
RFID在礦井應(yīng)用以井下安全監(jiān)管為依據(jù)，可按照人員安全管理、巷道安全管理和安全物資管理等方面分類應(yīng)用。利用RFID技術(shù)，建立信息采集和處理方案，實現(xiàn)信息傳遞與信息共享，為企業(yè)管理提供支持，實現(xiàn)井下管理信息化、規(guī)范化和可視化。最大限度的保障人員的安全。