我国近几年发生了多起煤矿特大事故, 这暴露出我国在矿业管理方面比较落后, 自动化程度不高。主要存在的问题有:地面与井下人员的信息沟通不及时;地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况;一旦发生事故, 抢险救灾、安全救护的效率低, 救护效果差;管理系统所需要的生产和运输中的数据收集手段滞后。因此, 如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能, 保证抢险救灾、安全救护的高效运作, 如何提高生产过程中数据信息采集的时效性和准确性显得尤为重要。
作者专门对矿业实际管理进行了调研和研究, 采用先进的RFID射频识别技术, 开发设计了“基于RFID的矿业管理系统”。本文主要是针对RFID矿业管理系统的应用研究, 把尖端的远距离射频识别技术、网络通讯技术和自动控制技术有机结合, 为煤矿井下人员监测、控制和跟踪管理, 以及生产统计管理等方面提供有效的科技支持, 推动煤矿企业的经济发展。
1 射频识别技术简介
射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信, 以达到识别目的, 且识别工作无须人工干预。它具有非接触识别 (识别距离可从10厘米至几十米) 、可识别高速运动物体、可工作于各种恶劣环境、保密性强、可同时识别多个对象等突出特点。它操作快捷方便、简单实用, 与其它自动识别技术相比, 它成功地解决了在自动识别系统中要求识别准确、互动、高速、防伪、安全、可靠和联网功能等技术难题, 因此, 射频识别技术在交通、生产、电子防伪、物流监控和自动化控制等领域广泛应用。
RFID系统有三部分组成, 分别是标签、天线和阅读器。其中标签由耦合元件及芯片组成, 且每个标签具有全球唯一的识别号 (ID) , 附着在物体上标识目标对象。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据, 在实际应用中, 电子标签附着在待识别物体的表面。天线在系统中为标签和阅读器传递射频信号, 即标签的数据信息。阅读器其主要功能为读取电子标签信息中当前存储的物品数据信息、向电子标签中写入欲存储的物品数据信息或者修改 (重新写入) 电子标签中的物品数据信息。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据, 从而达到自动识别物体的目的。通常阅读器与计算机相连, 所读取的标签信息被传送到计算机上, 进行下一步处理。
2 系统结构
本系统主要由人员标签、读写器、矿车设备标签、车辆标签、应用管理软件、系统管理设备以及系统矿区网络连接设备组成, 共同完成对人员井下定位及进出、矿车数据采集、车辆进出矿区以及数据共享等管理。
3 系统各部分功能
3.1 人员头盔标签
进入坑道的工作人员必须随身携带电子标签, 头盔电子标签背面有胶贴, 使电子标签可牢牢的贴在工作人员的安全帽上。电子标签内的唯一I D号, 可作为人员身份识别凭证。系统数据库内记录电子标签所对应人员的基本信息, 包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等。当人员经过设置读写器的地点时, 该人员携带的电子标签被识别, 然后通过传输网络, 将该人员通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理。坑道一旦发生安全事故, 监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况, 便于事故救助工作的开展。
3.2 矿车设备标签
安装在运输矿物的矿车上。当装载有矿物的矿车经过设置读写器的地点时, 读写器将读取其上面的电子标签信息, 并把该信息传送到地面监控中心进行数据管理, 实现对矿车的跟踪管理。
3.3 运输车辆标签
安装在车辆的挡风玻璃或者车牌上。当车辆进入矿区时, 安装在门口的读写器将读取其上面的电子标签, 如果电子标签有效, 则放行通过, 并记录车辆进入的时间;否则, 需在门口管理处领取临时电子标签, 作为临时通行证。当车辆进入矿区装载矿物经过称重系统时, 安装在附近的读写器自动读取车辆上电子标签信息, 然后连同矿物的重量一起, 通过网络传送到地面监控中心进行数据管理, 实现矿物的自动称重管理。当车辆离开矿区时, 矿区门口的读写器同样将读取电子标签信息, 并记录离开的时间。
3.4 读写器
读写器安装在矿井出入口、坑道、煤区出入口。用于采集井下人员信息、矿车信息和运输车辆的信息, 并通过网络把采集到的各种信息传送到地面监控中心进行数据统计和跟踪管理。读写器可配备LCD显示或没有LCD显示功能。
3.5 系统管理设备
系统管理设备包括数据服务器, 数据热备份服务器, 数据备份服务器, 应用服务器, LDAP服务器以及防火墙设备。
3.6 应用管理软件
应用管理软件包括:人员信息管理模块、矿车信息管理模块、车辆信息管理模块、电子标签发放管理模块。
(1) 人员信息管理模块主要管理人员的姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期以及工作时在井下的具体位置等。
(2) 矿车信息管理模块主要管理矿车的位置、产量和数量等信息。
(3) 车辆信息管理模块主要管理合法车辆的运输能力以及跟踪管理。
(4) 电子标签发放模块主要对电子标签进行统一发放管理。同时, 包括电子标签采购、保管、丢失以及损坏等管理。
3.7 系统网络连接设备
系统网络连接设备主要由电缆、放大器以及连接器组成。前端的设备采集到数据后, 便通过网络连接设备把数据无损无干扰地传送到地面监控中心。
4 系统特点
在矿业生产中引入了集远距离无线射频识别技术、通讯技术和计算机技术为一体的入井人员定位检测及考勤管理系统。遇到突发情况, 可在监控计算机上立即查询事故现场的人员位置分布情况和被困人员数量, 为事故抢险提供科学依据。矿业生产工程中, 通过实时数据自动收集、存贮、传递和处理, 实现井下管理信息化和可视化, 提高开采生产管理和安全作业水平。
5 社会效益
本系统的实施将大大提升矿业安全生产信息化管理水平, 为井下人员定位以及监测控制、矿车设备跟踪管理、车辆控制跟踪管理以及生产统计管理等方面提供有效的科技支撑。保障能源生产的科学性、计划性、有序性和可持续发展性, 必将有力地推动煤矿企业的经济发展。
摘要：本文采用RFID射频识别技术, 研究设计了基于RFID的矿业管理系统。该系统综合了远距离射频识别技术、网络通讯技术和自动控制技术等, 用以提升矿业安全生产信息化管理水平。
关键词：RFID,矿业管理,电子标签
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