基于RFID和Wi-Fi技術(shù)的礦井機(jī)車管理系統(tǒng)

1 煤礦機(jī)車管理系統(tǒng)原理

1.1 RFID技術(shù)

RFlD無(wú)線射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別射頻技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)。RND系統(tǒng)主要南閱讀器、天線和標(biāo)簽組成。其中閱讀器主要讀取電子標(biāo)簽信息;天線負(fù)責(zé)在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào);標(biāo)簽是由耦合元件及芯片組成，每個(gè)RFID標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。RFID的主要特點(diǎn)有：

(1)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)簽的快速掃描和元屏障閱讀。

它的讀寫范圍以達(dá)到3600，讀寫距離可以達(dá)到幾十米，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體電子標(biāo)簽，并且在中間隔有物體的情況下也能對(duì)其進(jìn)行瀆取。

(2)RFID標(biāo)簽承載的是電子式信息，不僅提高了標(biāo)簽的抗污染和抗破壞的能力，還大大增加r數(shù)據(jù)的記憶容量，并且可寫入式芯片可多次寫入數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要改變電子芯片中的信息。

針對(duì)礦井運(yùn)輸井下環(huán)境惡劣、障礙多的特點(diǎn)，礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)運(yùn)用RND的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)記錄機(jī)車和運(yùn)輸工作人員T作信息，返回到地面管理中心，使調(diào)度人員能了解井下機(jī)車運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)。

1.2 Wi—Fi技術(shù)

wi—Fi(Wirelessviaii忉又稱為802.1ib標(biāo)準(zhǔn)，使用2.4GHz直接序列擴(kuò)頻，最大傳輸速率為54bit/s，并可根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱把傳輸速率調(diào)整為5.5bit/s、2bit/s及l(fā)bit/s。在2.4GHz及5GHz頻段上免許可。其主要特性為：速度快，_日r靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組嘲的成本更低。組網(wǎng)系統(tǒng)主要包括無(wú)線站點(diǎn)、AP節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，站點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)問(wèn)可以實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)連接或組建局域網(wǎng)，站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)Hub的所有功能。

在礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)中，以WIH無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議為基本架構(gòu)，以礦井T業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為整個(gè)系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)，形成有線主干與尢線終端相結(jié)合的方式，覆蓋礦井軌道區(qū)域。利用WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所具有的傳輸速率高、接入時(shí)間短、無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)檐囕vRFID數(shù)據(jù)提供實(shí)時(shí)傳輸，快速建立連接，無(wú)建鏈時(shí)延。

2 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)由車載/RFID標(biāo)簽、閱讀器、wIn網(wǎng)絡(luò)模塊、工業(yè)以太網(wǎng)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)原理圖

在井下車場(chǎng)、各分支鑒道入口和煤倉(cāng)以及重要軌道區(qū)段處根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體需要設(shè)置一定數(shù)量的閱讀器。每輛機(jī)車上裝有一個(gè)車載RFID標(biāo)簽，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入RFII)讀寫天線的范圍后，標(biāo)簽接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中存儲(chǔ)的信息。RFID讀寫器讀取信息后，通過(guò)Rs485接口將數(shù)據(jù)傳至WIFI無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域}。4傳至T業(yè)以太網(wǎng)，經(jīng)主干網(wǎng)傳到管理中心服務(wù)器。這樣中心站主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)分析采集的數(shù)據(jù)就可判斷出礦井機(jī)車和作業(yè)人員具體信息(如：是誰(shuí)，住哪個(gè)位置，具體時(shí)間)，同時(shí)可把它顯示在管理中心的大屏幕或電腦顯示屏上，并做好備份。管理者可以根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意周查看某一區(qū)域，計(jì)算機(jī)會(huì)把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計(jì)并顯示出來(lái)。管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)自動(dòng)牛成機(jī)車的運(yùn)輸和工作人員的作業(yè)統(tǒng)計(jì)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車和人員的作業(yè)管理。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件包括信息儲(chǔ)存、采集和傳輸設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)井下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息傳輸?shù)焦芾碇行膶?duì)機(jī)車進(jìn)行監(jiān)控與管理的基礎(chǔ)。

(1)電子芯片。電子芯片中儲(chǔ)存機(jī)車的基本信息，包括機(jī)車類型、編號(hào)、維修記錄，還有與之對(duì)應(yīng)機(jī)車丁作人員的姓名、年齡、性別、所屬班組、職務(wù)、有效期等。將RFID電子標(biāo)簽安裝在各臺(tái)機(jī)車上。由于電子芯片中信息須隨機(jī)車和工作人員屬性的變化而改變，設(shè)計(jì)時(shí)采用可寫入式芯片，便于芯片中數(shù)據(jù)的改變。