基于RFID 技术的矿灯管理应用方案

加强煤矿矿灯使用情况的管理，包括采矿设备储备场所、维修地点、分配情况等的管理，确保矿灯完好并能有效满足井下正常及特殊情况下的使用，是保证煤矿安全生产的一个重要条件。研究矿灯各种管理方法的目的是为了获得安全的生产环境和谋求最好的开采经济效益，保证安全生产和正常生产的需要。

矿灯的智能化管理软件能实现对人员及矿灯的自动化管理：矿井每一位员工都配有唯一的条码数据标识 ID，该软件同条码技术关联使用，记录矿工出入矿灯房的情况。

条码将员工编号及其他各种编码结合起来，允许或限定对预定区域的访问 条码中所包含的详细信息可通过智能灯系统采集，目前，条码同RFID 标签上唯一的编号密切结合在一起，RFID 标签固定到矿灯或其他设备之上，此过程是数据库初级设计的一部分，并同系统中矿灯的分配情况相关联 一旦完成，剩下的仅仅是维护问题——当新员工到来时增加新的分配，当有员工离职则去除以前的分配。

1 系统规划及方案的选择

将 RFID 系统应用到矿井中，事实证明是个严峻的挑战。最初，采用125 kHz低频及13．56 MHz高频无源标签，对（采矿）帽灯蓄电池箱量身定做了标签。在设备发放室及在矿灯房到井筒的出口处十字转门附近安装读写器（应答器），十字转门同时也备有条码扫描器，用以识读每一个矿工的ID卡，确认是否允许通过。

然而，RFID 系统未能达到最小读取距离为600mm的要求，因有3个区域矿工必须通过十字转门。如系统的读取范围小于60O mm，可能会出现读取错误的情况。对有源标签也进行了研究。如采用有源标签，就可满足跟踪物品时 RFID 系统有更大的读取距离，但由于同无源标签相比，有源标签成本过高，此方案也不可取。

另一个选择是900 MHz超高频无源标签和读写器。由于水和金属能导致 RFID 受干扰，不能实现较高的读取率，矿工使用的所有工具是由不同的材料人工制成的。因为灯是由塑料制成的。对900 MHz超高频标签的读取无影响，帽灯的标签较容易处理。设备齐全的自救包是被不锈钢容器所包围的，对900 MHz超高频标签的读取产生干扰 瓦斯探测设备也由不锈钢所包裹，干扰了标签和读写器的工作频率。

2 系统实现及设备选型

双频 RFID 技术集合了低频（125～135 kHz）的发射和高频（6．8 MHz）RFID 的高速数据传输能力的优点。RFID 读写器传输低频信号给标签提供能量。标签使用高频频谱传输信号给读写器这种双频性能可实现对多个标签的成功读取，即使在众多矿工聚集、下井的人员不断减少时也可以成功读取。该系统在连续的基础上平均每分钟可读取7 200个标签，读取范围0．6～2 m。该系统可透过液体，甚至某些金属运行．性能上优于13．56MHz和860～960 MHz的 RFID 系统。

在一个矿灯房配置18个双频读写器和5 000个标签进行了测试。另外，安装工作包括搭建局域网（LAN）用以连接读写器并确定矿灯房读写器的配置，从而使系统最优化运行。结果表明。双频系统能“达到高度的精确性”，能满足需要跟踪矿工进出矿灯房的移动情况。实质上，矿工是沿着预定好的装备有读写器的路线移动，从而可收集到矿工和帽灯的数据，因为帽灯已通过了这些预定点。

该系统对 RFID 读写器网络和矿业企业资源规划（ERP）系统进行了结合。该系统从矿业 ERP 系统的人力资源模块获取时间及现场数据 时间和现场数据是同矿灯房的物品发布信息整合在一起的．而矿灯房的物品发布信息则是从 RFID 读写器收集的。这些整合在一起的数据．过去通常是服务于有关矿灯房和设备使用，以及管理信息等制定账单而使用。采用智能灯系统，能给出所有单元的清单．以便制定账单。

3 系统特点

采用 RFID 及系统整合而成的智能灯系统主要好处在于能跟踪矿工通过十字转门的情况．能标明工人从地面到地下的路径。自从测试安装了第一个系统以来，系统读取成功率为100 %，系统能在连续的基础上跟踪设备和矿工的移动情况 RFID 跟踪（系统）的实施，能提供给矿井第二阶段安全检查，系统所产生的信息允许任何矿工在其轮班以后尚未返回到矿灯房时快速确认，以确定其所在场所。

RFID 系统通过跟踪和记录每天作业的轮班数，获取每次轮班地下作业的员工数及安全装置的维护情况等信息 对所有设备以及曾经由人工管理的程序而言，完整的维修历史记录是非常必需的。经由维修或维护的设备，通过 RFID 系统记录到修理平台中。一个矿灯配备有唯一的标识码，然后就可以继续使用 所有的维修和替换的零件都可以通过其特有的矿灯编号进行采集，从而构建了一个完整的服务日志。该智能灯系统保管备用物品、组件以及他们各自价格的一个完整清单，这样就有可能实现跟踪成本花费、备用物品及组件的使用情况。一些必需的报表的生成电子化，减少了这方面对劳动力的需求，也减少了人为所产生的错误。

该 RFID 系统整合了智能灯应用软件，也考虑到了十字转门通过点的安全核查。只有当矿工具有一个分配好的矿灯、设备齐全的自救包和便携式瓦斯探测设备时，才允许通过十字转门出入井筒。通过 RFID 系统收集的信息可防止对标识卡的假冒使用行为，能阻止其他人员进出矿井，因为只有有资格的矿工才具有条码 ID 标签 矿工的条码编号及其设备 RFID 标签编码，都必须同其进入以前智能数据库所分配的编码相匹配从读写器（应答器）获取的 RFID 数据根据每个矿业地点的需求转化为各种报告，定位人员的移动。设备的丢失，以及跟踪取走维修或交换的设备。

4 结 论

在此系统投入运行前，每月某特定地点的矿灯的丢失率高达25%。因为无任何机制对设备进行识别，且不能将其与特定的个人联系起来。不可能指明是谁丢失或损坏的。现在却大不相同了，“ lamp for life ”理念的采用，将责任分担到个人，这样矿灯持有人就作为矿灯的物主身份。矿工的 ID 编码同矿灯标签的 ID 编码的连接，就能使所分配的设备所有人将对设备的丢失或损坏负有责任同任何重要技术的初始阶段一样，对员工的培训是 RFID 配置成功的重要因素。一旦正确的技术确定下来，对人员培训使其接受该系统。将成为重要的挑战。尽管一些矿工对新系统持有怀疑态度，将它看作是对他们的一种考核机制，但 RFID 系统所带来的好处，矿井所有人都是非常清楚的。它改良了矿井作业人员的安全机制．使设备维护管理的成本效益更优化，更为重要的是控制了设备丢失并使更精确地管理设备的使用情况成为可能。