RFID 技術(shù)在礦燈管理中的應(yīng)用

加強(qiáng)煤礦礦燈使用情況的管理，包括采礦設(shè)備儲(chǔ)備場所、維修地點(diǎn)、分配情況等的管理，確保礦燈完好并能有效滿足井下正常及特殊情況下的使用，是保證煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要條件。研究礦燈各種管理方法的目的是為了獲得安全的生產(chǎn)環(huán)境和謀求最好的開采經(jīng)濟(jì)效益，保證安全生產(chǎn)和正常生產(chǎn)的需要。

　　礦燈的智能化管理軟件能實(shí)現(xiàn)對(duì)人員及礦燈的自動(dòng)化管理：礦井每一位員工都配有唯一的條碼數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí) ID，該軟件同條碼技術(shù)關(guān)聯(lián)使用，記錄礦工出入礦燈房的情況。

　　條碼將員工編號(hào)及其他各種編碼結(jié)合起來，允許或限定對(duì)預(yù)定區(qū)域的訪問 條碼中所包含的詳細(xì)信息可通過智能燈系統(tǒng)采集，目前，條碼同RFID 標(biāo)簽上唯一的編號(hào)密切結(jié)合在一起，RFID 標(biāo)簽固定到礦燈或其他設(shè)備之上，此過程是數(shù)據(jù)庫初級(jí)設(shè)計(jì)的一部分，并同系統(tǒng)中礦燈的分配情況相關(guān)聯(lián) 一旦完成，剩下的僅僅是維護(hù)問題——當(dāng)新員工到來時(shí)增加新的分配，當(dāng)有員工離職則去除以前的分配。

1 系統(tǒng)規(guī)劃及方案的選擇

　　將 RFID 系統(tǒng)應(yīng)用到礦井中，事實(shí)證明是個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。最初，采用125 kHz低頻及13．56 MHz高頻無源標(biāo)簽，對(duì)(采礦)帽燈蓄電池箱量身定做了標(biāo)簽。在設(shè)備發(fā)放室及在礦燈房到井筒的出口處十字轉(zhuǎn)門附近安裝讀寫器(應(yīng)答器)，十字轉(zhuǎn)門同時(shí)也備有條碼掃描器，用以識(shí)讀每一個(gè)礦工的ID卡，確認(rèn)是否允許通過。

　　然而，RFID 系統(tǒng)未能達(dá)到最小讀取距離為600mm的要求，因有3個(gè)區(qū)域礦工必須通過十字轉(zhuǎn)門。如系統(tǒng)的讀取范圍小于60O mm，可能會(huì)出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤的情況。對(duì)有源標(biāo)簽也進(jìn)行了研究。如采用有源標(biāo)簽，就可滿足跟蹤物品時(shí) RFID 系統(tǒng)有更大的讀取距離，但由于同無源標(biāo)簽相比，有源標(biāo)簽成本過高，此方案也不可取。

　　另一個(gè)選擇是900 MHz超高頻無源標(biāo)簽和讀寫器。由于水和金屬能導(dǎo)致 RFID 受干擾，不能實(shí)現(xiàn)較高的讀取率，礦工使用的所有工具是由不同的材料人工制成的。因?yàn)闊羰怯伤芰现瞥傻?。?duì)900 MHz超高頻標(biāo)簽的讀取無影響，帽燈的標(biāo)簽較容易處理。設(shè)備齊全的自救包是被不銹鋼容器所包圍的，對(duì)900 MHz超高頻標(biāo)簽的讀取產(chǎn)生干擾 瓦斯探測設(shè)備也由不銹鋼所包裹，干擾了標(biāo)簽和讀寫器的工作頻率。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及設(shè)備選型

　　雙頻 RFID 技術(shù)集合了低頻(125～135 kHz)的發(fā)射和高頻（6．8 MHz）RFID 的高速數(shù)據(jù)傳輸能力的優(yōu)點(diǎn)。RFID 讀寫器傳輸?shù)皖l信號(hào)給標(biāo)簽提供能量。標(biāo)簽使用高頻頻譜傳輸信號(hào)給讀寫器這種雙頻性能可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)標(biāo)簽的成功讀取，即使在眾多礦工聚集、下井的人員不斷減少時(shí)也可以成功讀取。該系統(tǒng)在連續(xù)的基礎(chǔ)上平均每分鐘可讀取7 200個(gè)標(biāo)簽，讀取范圍0．6～2 m。該系統(tǒng)可透過液體，甚至某些金屬運(yùn)行．性能上優(yōu)于13．56MHz和860～960 MHz的 RFID 系統(tǒng)。

　　在一個(gè)礦燈房配置18個(gè)雙頻讀寫器和5 000個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行了測試。另外，安裝工作包括搭建局域網(wǎng)(LAN)用以連接讀寫器并確定礦燈房讀寫器的配置，從而使系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。結(jié)果表明。雙頻系統(tǒng)能“達(dá)到高度的精確性”，能滿足需要跟蹤礦工進(jìn)出礦燈房的移動(dòng)情況。實(shí)質(zhì)上，礦工是沿著預(yù)定好的裝備有讀寫器的路線移動(dòng)，從而可收集到礦工和帽燈的數(shù)據(jù)，因?yàn)槊睙粢淹ㄟ^了這些預(yù)定點(diǎn)。

　　該系統(tǒng)對(duì) RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)和礦業(yè)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)合。該系統(tǒng)從礦業(yè) ERP 系統(tǒng)的人力資源模塊獲取時(shí)間及現(xiàn)場數(shù)據(jù) 時(shí)間和現(xiàn)場數(shù)據(jù)是同礦燈房的物品發(fā)布信息整合在一起的．而礦燈房的物品發(fā)布信息則是從 RFID 讀寫器收集的。這些整合在一起的數(shù)據(jù)．過去通常是服務(wù)于有關(guān)礦燈房和設(shè)備使用，以及管理信息等制定賬單而使用。采用智能燈系統(tǒng)，能給出所有單元的清單．以便制定賬單。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　采用 RFID 及系統(tǒng)整合而成的智能燈系統(tǒng)主要好處在于能跟蹤礦工通過十字轉(zhuǎn)門的情況．能標(biāo)明工人從地面到地下的路徑。自從測試安裝了第一個(gè)系統(tǒng)以來，系統(tǒng)讀取成功率為100 %，系統(tǒng)能在連續(xù)的基礎(chǔ)上跟蹤設(shè)備和礦工的移動(dòng)情況 RFID 跟蹤(系統(tǒng))的實(shí)施，能提供給礦井第二階段安全檢查，系統(tǒng)所產(chǎn)生的信息允許任何礦工在其輪班以后尚未返回到礦燈房時(shí)快速確認(rèn)，以確定其所在場所。

　　RFID 系統(tǒng)通過跟蹤和記錄每天作業(yè)的輪班數(shù)，獲取每次輪班地下作業(yè)的員工數(shù)及安全裝置的維護(hù)情況等信息 對(duì)所有設(shè)備以及曾經(jīng)由人工管理的程序而言，完整的維修歷史記錄是非常必需的。經(jīng)由維修或維護(hù)的設(shè)備，通過 RFID 系統(tǒng)記錄到修理平臺(tái)中。一個(gè)礦燈配備有唯一的標(biāo)識(shí)碼，然后就可以繼續(xù)使用 所有的維修和替換的零件都可以通過其特有的礦燈編號(hào)進(jìn)行采集，從而構(gòu)建了一個(gè)完整的服務(wù)日志。該智能燈系統(tǒng)保管備用物品、組件以及他們各自價(jià)格的一個(gè)完整清單，這樣就有可能實(shí)現(xiàn)跟蹤成本花費(fèi)、備用物品及組件的使用情況。一些必需的報(bào)表的生成電子化，減少了這方面對(duì)勞動(dòng)力的需求，也減少了人為所產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

　　該 RFID 系統(tǒng)整合了智能燈應(yīng)用軟件，也考慮到了十字轉(zhuǎn)門通過點(diǎn)的安全核查。只有當(dāng)?shù)V工具有一個(gè)分配好的礦燈、設(shè)備齊全的自救包和便攜式瓦斯探測設(shè)備時(shí)，才允許通過十字轉(zhuǎn)門出入井筒。通過 RFID 系統(tǒng)收集的信息可防止對(duì)標(biāo)識(shí)卡的假冒使用行為，能阻止其他人員進(jìn)出礦井，因?yàn)橹挥杏匈Y格的礦工才具有條碼 ID 標(biāo)簽 礦工的條碼編號(hào)及其設(shè)備 RFID 標(biāo)簽編碼，都必須同其進(jìn)入以前智能數(shù)據(jù)庫所分配的編碼相匹配從讀寫器(應(yīng)答器)獲取的 RFID 數(shù)據(jù)根據(jù)每個(gè)礦業(yè)地點(diǎn)的需求轉(zhuǎn)化為各種報(bào)告，定位人員的移動(dòng)。設(shè)備的丟失，以及跟蹤取走維修或交換的設(shè)備。

4 結(jié) 論

　　在此系統(tǒng)投入運(yùn)行前，每月某特定地點(diǎn)的礦燈的丟失率高達(dá)25%。因?yàn)闊o任何機(jī)制對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，且不能將其與特定的個(gè)人聯(lián)系起來。不可能指明是誰丟失或損壞的?，F(xiàn)在卻大不相同了，“ lamp for life ”理念的采用，將責(zé)任分擔(dān)到個(gè)人，這樣礦燈持有人就作為礦燈的物主身份。礦工的 ID 編碼同礦燈標(biāo)簽的 ID 編碼的連接，就能使所分配的設(shè)備所有人將對(duì)設(shè)備的丟失或損壞負(fù)有責(zé)任同任何重要技術(shù)的初始階段一樣，對(duì)員工的培訓(xùn)是 RFID 配置成功的重要因素。一旦正確的技術(shù)確定下來，對(duì)人員培訓(xùn)使其接受該系統(tǒng)。將成為重要的挑戰(zhàn)。盡管一些礦工對(duì)新系統(tǒng)持有懷疑態(tài)度，將它看作是對(duì)他們的一種考核機(jī)制，但 RFID 系統(tǒng)所帶來的好處，礦井所有人都是非常清楚的。它改良了礦井作業(yè)人員的安全機(jī)制．使設(shè)備維護(hù)管理的成本效益更優(yōu)化，更為重要的是控制了設(shè)備丟失并使更精確地管理設(shè)備的使用情況成為可能。