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(dòng)識(shí)別;閱讀器;電子標(biāo)簽

在分析近期幾個(gè)煤礦發(fā)生的特大事故時(shí)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)共性問題:地面與井下人員的信息溝通不及時(shí);地面人員難以及時(shí)動(dòng)態(tài)掌握井下人員的分布及作業(yè)情況，進(jìn)行精確人員定位;一旦煤礦事故發(fā)生，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)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(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進(jìn)行礦工管理，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機(jī)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(qiáng)以災(zāi)害預(yù)防、高效搜救為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長效機(jī)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(dá)的原理，并由此發(fā)展起來的一種新的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。利用反射功率進(jìn)行通信奠定了RFID的理論基礎(chǔ)。RFID標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)大，特別是沃爾瑪公司和美國軍方的使用，極大地推動(dòng)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(jì)算機(jī)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(cái)會(huì)管理、運(yùn)輸管理。煤礦井下管理仍以經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。隨著RFID技術(shù)的引進(jìn)，國內(nèi)煤礦也開始使用RFID技術(shù)進(jìn)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(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。系統(tǒng)一般由3個(gè)部分組成，即電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用接口。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)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(shí)序方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。閱讀器向電子標(biāo)簽提供工作能量。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別場時(shí)，閱讀器發(fā)射出的射頻波激活標(biāo)簽電路，相互作用，完成數(shù)據(jù)的交換。對于多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)讀來講，可以采用閱讀器先發(fā)的形式，也可以是標(biāo)簽先發(fā)的形式。為了實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽無沖突同時(shí)識(shí)讀，對于閱讀器先發(fā)的方式，閱讀器先對一批標(biāo)簽發(fā)出隔離命令，使得閱讀器識(shí)讀范圍內(nèi)的多個(gè)電子標(biāo)簽被隔離，最后只保留一個(gè)標(biāo)簽處于活動(dòng)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(biāo)簽進(jìn)入體眠，指定一個(gè)新的標(biāo)簽執(zhí)行無沖突通信指令。如此重復(fù)，完成多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)讀。對于標(biāo)簽先發(fā)的方式，標(biāo)簽隨機(jī)地反復(fù)發(fā)送自己的識(shí)別ID，不同的標(biāo)簽可在不同的時(shí)間段被閱讀器正確讀取，完成多標(biāo)簽的同時(shí)識(shí)讀。對于任何一只電子標(biāo)簽來講，都具有唯一的ID號(hào)，這個(gè)ID號(hào)對于一只標(biāo)簽來講，是不可更改的。在大多數(shù)應(yīng)用場合，是通過運(yùn)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫來支持標(biāo)簽的數(shù)據(jù)屬性的。通常由電子標(biāo)簽與閱讀器構(gòu)成的識(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進(jìn)出的有效識(shí)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(dòng)化”，實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山的目標(biāo)。煤礦井下人員定位管理方面實(shí)現(xiàn)的基本功能包括:①任一時(shí)間井下或某個(gè)地點(diǎn)究竟有多少人，這些人都是誰;②每個(gè)人在井下任一時(shí)間的活動(dòng)軌跡;③查詢一個(gè)或多個(gè)人員現(xiàn)在的實(shí)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(diǎn)的到漓時(shí)間和總工作時(shí)間等等一系列信息，可以督促和落實(shí)重要巡查人員(如:瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、測風(fēng)人員等)是否按時(shí)、到點(diǎn)的進(jìn)行各項(xiàng)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(gè)巷道和人員可能經(jīng)過的通道中安裝若干個(gè)閱讀器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場巷道實(shí)際情況和要實(shí)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(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)在每個(gè)下井人員佩帶的礦燈或其他裝備上安置一個(gè)電子標(biāo)簽，當(dāng)下井人員進(jìn)入井下以后，只要通過或接近放置在巷道內(nèi)的任何一個(gè)閱讀器，閱讀器即會(huì)感應(yīng)到信號(hào)同時(shí)立即上傳到監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)就可判斷出具體信息(如:是誰，在哪個(gè)位置，具體時(shí)間)，同時(shí)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(diǎn)擊井下某一位置，計(jì)算機(jī)即會(huì)把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計(jì)并顯示出來。同時(shí)控制中心的計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)一段時(shí)間的人員出入信息整理出這一時(shí)期的每個(gè)下井人員的各種出勤報(bào)表(如:出勤率、總出勤時(shí)間、遲到厚退記錄、未出勤時(shí)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(diǎn)的人員情況，然后可再用探測器在事故處進(jìn)一步確定人員準(zhǔn)確位置，以便幫助營救人員以準(zhǔn)確快速的方式營救出被困人員。

4在巷道安全、統(tǒng)計(jì)考勤和設(shè)備管理方面的應(yīng)用
不同級(jí)別的人員可以進(jìn)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(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫設(shè)置的信息對巷道處的旋轉(zhuǎn)門進(jìn)行相應(yīng)的控制，當(dāng)人員允許進(jìn)入時(shí)，自動(dòng)打開，當(dāng)人員不允許進(jìn)入時(shí)，旋轉(zhuǎn)門關(guān)閉。同時(shí)對來到巷道入口的人員自動(dòng)記錄并保存，便于查詢和生成報(bào)表。在考勤方面顯示每個(gè)下井人員確切的下井時(shí)間和上井時(shí)間。并根據(jù)工種(規(guī)定足班時(shí)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(jì)報(bào)表中對下井時(shí)間、下井次數(shù)(有效次數(shù))等分類統(tǒng)計(jì)，便于考核。打印月考勤報(bào)表、任意時(shí)間段下井統(tǒng)計(jì)等有關(guān)報(bào)表。車和其他重要設(shè)備的具體實(shí)時(shí)位置，計(jì)每一輛礦車每天的運(yùn)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(shí)現(xiàn)信息傳遞與信息共享，為企業(yè)管理提供支持，實(shí)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。