基于RFID的煤礦井下物流管理系統(tǒng)研究

基于RFID的煤礦井下物流管理系統(tǒng)研究煤礦井下物流治理有人員治理和安全物資治理。人員治理首先是日常作業(yè)治理，包括考勤、出入治理、井下人員跟蹤定位等；其次是緊急狀況治理，即災(zāi)難事故預(yù)防，責(zé)任事故預(yù)防，災(zāi)難事故后人員定位、搜尋、搶救等。安全物資指雷管、炸藥等易燃易爆且對存放、使用有特別要求的物資。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煤礦巷道掘進(jìn)主要采納爆破方法，機(jī)械化掘進(jìn)尺只占5％，所以安全物資在煤礦井下應(yīng)用數(shù)量大，其治理水平直接影響安全生產(chǎn)狀況。目前?煤礦井下物流治理仍以閱歷治理、人工治理為主，災(zāi)難、事故發(fā)生率居高不下。此外，井下多塵、潮濕等惡劣環(huán)境因素造成人員、物資缺乏牢靠的跟蹤治理手段。針對這種狀況，利用RFID(射頻識別技術(shù))非接觸遠(yuǎn)距離識別、多目標(biāo)識別、環(huán)境敏感性低、標(biāo)簽數(shù)據(jù)容量大、標(biāo)簽可讀寫等特點(diǎn)，以其為關(guān)鍵技術(shù)且與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息治理技術(shù)有效結(jié)合的井下物流治理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人員、物資的動態(tài)實(shí)時治理，轉(zhuǎn)變礦井安全治理狀況。

2系統(tǒng)原理及構(gòu)成

2．1系統(tǒng)原理

系統(tǒng)由井下數(shù)據(jù)采集傳輸單元和地面掌握治理．單元組成，中間為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。井下數(shù)據(jù)采集傳輸單元根本組成元件為射頻標(biāo)簽、閱讀器、天線和中間件。系統(tǒng)工作原理為閱讀器通過天線放射電磁波，射頻標(biāo)簽經(jīng)自身天線接收電磁波后，或者依靠電感能量(無源)，或者依靠自身能量(有源)將所存儲信息放射回去。信息包括ID、身份標(biāo)識等靜態(tài)信息和環(huán)境、位置等動態(tài)信息。閱讀器接收信號并經(jīng)中間件處理后，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送給井上數(shù)據(jù)庫，經(jīng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)調(diào)用解析后，實(shí)現(xiàn)人員監(jiān)控、事故預(yù)警、安全物資監(jiān)控、中心掌握、遠(yuǎn)程領(lǐng)導(dǎo)查詢等各種應(yīng)用。系統(tǒng)原理所示。

2．2系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)

(1)系統(tǒng)軟件構(gòu)造設(shè)計(jì)。系統(tǒng)地面工作站和數(shù)據(jù)效勞器間選取傳統(tǒng)的c／s體系構(gòu)造。用戶界面、治理系統(tǒng)軟件存放在工作站上，而數(shù)據(jù)庫訪問及后臺操作則由效勞器來完成。該模式下系統(tǒng)各個局部任務(wù)清晰，數(shù)據(jù)訪問實(shí)時性好。中心監(jiān)控及其他部門遠(yuǎn)程信息查詢模塊設(shè)計(jì)成B／s體系構(gòu)造。該模式中數(shù)據(jù)的處理分析均在效勞器上進(jìn)展，簡化了客戶端工作。

(2)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)傳輸接口采納標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485串口，也可采納RJ45以太網(wǎng)和無線wLAN接口。傳輸網(wǎng)絡(luò)盡量采納井下已有的安全監(jiān)控系統(tǒng)信道、通信光纜等，在愛護(hù)原有投資根底上實(shí)現(xiàn)功能提升。

(4)井下物流治理閱讀器布置原則。井下物資和人員的跟蹤牢靠性，是基于RFID的井下物流治理系統(tǒng)是否能取得抱負(fù)效果的關(guān)鍵，而閱讀器的布置直接影響井下物資、人員的跟蹤精度。閱讀器布置應(yīng)遵循以下原則：①重點(diǎn)巷道連續(xù)布置。井下車場、人員物資必經(jīng)巷道連續(xù)布置閱讀器?？紤]本錢，布置間隔以滿意跟蹤精度為依據(jù)，在此前提下盡量削減布置數(shù)目。②重點(diǎn)設(shè)備、危急地段必需布置。帶式輸送機(jī)主機(jī)、翻斗等有自然發(fā)火預(yù)兆的重點(diǎn)設(shè)備，除安裝監(jiān)測設(shè)備外，應(yīng)與RFID閱讀器關(guān)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警。爆破材料庫、油庫、瓦斯區(qū)、封閉火區(qū)等危急地段必需布置閱讀器。③工作面、必經(jīng)巷道雙向布置。在綜采煤工作面這種既有人口又有出口的地段，相關(guān)位置應(yīng)雙向布置閱讀器。對于1條巷道內(nèi)有多個采面的狀況，將采面集中劃分區(qū)域，在區(qū)域出入巷道安裝閱讀器實(shí)行區(qū)域治理。掘進(jìn)面只在人口處布置閱讀器即可實(shí)現(xiàn)人員的定位、跟蹤。④合理布置臨時、手持式閱讀器。

在冒頂危急區(qū)、放炮戒備處、巷道修理地段、臨時制止通行地段，布置臨時、手持式閱讀器進(jìn)展人員監(jiān)控。⑤安裝位置易于裝拆。由于采面采煤任務(wù)完成后要落頂封巷，生產(chǎn)任務(wù)完成后原架設(shè)閱讀器要拆卸，重新布置在新開采面。因此，閱讀器的安裝應(yīng)遵循易于裝拆的原則。

3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1人員治理

(1)日常治理。包括考勤登記、井下工時計(jì)數(shù)、上井人員查點(diǎn)、井下人員定位跟蹤等。煤礦工作人員依據(jù)崗位不同分為井上、半井上、井下等幾類。井下人員工作量確定既依據(jù)產(chǎn)煤量、掘進(jìn)尺等工程數(shù)據(jù)，又與下井工時直接掛鉤。半井上、井上人員都要求月井下工時數(shù)。引入RFID后，考勤、工時、查點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動化，確保高效率和精確性。井下人員定位、跟蹤是事故預(yù)防的根底，傳統(tǒng)治理根本無法實(shí)現(xiàn)，而RFID技術(shù)填補(bǔ)了該治理空白。

工作流程以地面治理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中生產(chǎn)作業(yè)規(guī)劃人員、區(qū)域調(diào)度信息為根底，將射頻標(biāo)簽ID、身份信息與巷道工作面信息等靜態(tài)信息作為參考系，與巷道工作面閱讀器獵取的動態(tài)信息相對應(yīng)，經(jīng)系統(tǒng)中軟件功能規(guī)律，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。

(2)緊急狀況治理。包括事故預(yù)防和事故后處理。事故預(yù)防首先是災(zāi)難事故預(yù)防。馬上RFID技術(shù)與災(zāi)難監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，對井下災(zāi)難事故作預(yù)警治理，這是傳統(tǒng)治理方法和技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。將RFID設(shè)備與煤層瓦斯壓力(含量)測定儀，溫度、煙量、火焰等火災(zāi)監(jiān)測設(shè)備，測塵儀，風(fēng)速、負(fù)壓傳感器，水位傳感器等相關(guān)聯(lián)。一旦危急因素水平超過戒備線，在前臺治理界面中馬上精確顯示預(yù)警位置，點(diǎn)擊危急區(qū)域信息可查看人員狀況，通過井下通信系統(tǒng)準(zhǔn)時公布警報，實(shí)行相關(guān)措施消退事故源，并組織人員疏散。其次是責(zé)任事故預(yù)防。

責(zé)任事故預(yù)防有2種狀況：一是在封閉火區(qū)、瓦斯區(qū)、盲巷、廢棄巷道等嚴(yán)禁入內(nèi)區(qū)域架設(shè)固定RFID設(shè)備，以防人員誤人造成事故；其次是在危急區(qū)、放炮戒備處、巷道修理地段等臨時禁行地段，由專人拿臨時、手持式RFID閱讀器進(jìn)展人員監(jiān)控，與警燈、音頻報警器、警示牌相結(jié)合，避開責(zé)任事故發(fā)生。

事故后處理指災(zāi)難事故發(fā)生后準(zhǔn)時組織撲救和人員搶救工作。傳統(tǒng)治理方式事故發(fā)生后，搶救隊(duì)往往盲目人井，對災(zāi)情、滯留人員狀況不了解，簡單造成意外損害。RFID治理系統(tǒng)中，利用事故發(fā)生工作面人口RFID閱讀器上傳的信息，可精確得到各工作面的人員數(shù)量、位置信息，準(zhǔn)時配備人力、設(shè)備，在最短時間內(nèi)實(shí)行搶險營救措施。營救過程中利用手持式RFID閱讀器對滯留人員進(jìn)展精確定位。

3．2安全物資治理

在RFID井下物流治理系統(tǒng)中，安全物資、運(yùn)送安全物資的容器(托盤)和設(shè)備(專用車輛)、庫存治理人員、領(lǐng)用人員都粘貼、佩戴RFID標(biāo)簽。通過物資、人員、位置信息的一一對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)全環(huán)節(jié)自動化、數(shù)據(jù)化監(jiān)控治理。實(shí)現(xiàn)物資出入庫、盤庫等物流作業(yè)高效自動治理，物資領(lǐng)用治理責(zé)任明確，物資流淌路線在途實(shí)時跟蹤，提高了安全物資治理的安全性。

4結(jié)語

本文介紹的煤礦井下物流治理系統(tǒng)通過RFID技術(shù)特點(diǎn)與煤礦生產(chǎn)詳細(xì)流程相結(jié)合，提出新的煤礦井下治理模型，