张宏福1，肖耀猛2，赵广党2，王伟3

(1.煤炭科学研究总院抚顺分院，辽宁抚顺113122;2.充州矿业集团公司，山东充州273500;3.沈阳煤业集团公司，辽宁沈阳110000)

摘要:介绍了RF1D技术在国内外的应用状况，及其主要组成结构和工作原理。论述了RF1D在矿井井下人员定位管理方面和巷道安全、设备管理等方面的应用。

关键词:RF1D;人员定位;自动识别;阅读器;电子标签

中图分类号:TD76文献标识码:B文章编号:1003－496X(2006)08－0048－02

在分析近期几个煤矿发生的特大事故时发现几个共性问题: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，进行精确人员定位;一旦煤矿事故发生，抢险救灾、安全救护的效率低，搜救效果差。为此，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，对安全生产工作提出了更高的要求和期望。因此提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、高效搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国安全生产工作的必由之路。

1概述

RFID技术是直接继承了雷达的原理，并由此发展起来的一种新的自动识别技术。利用反射功率进行通信奠定了RFID的理论基础。RFID标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，规模应用行业不断扩大，特别是沃尔玛公司和美国军方的使用，极大地推动了RFID的研究与应用。在南非，RFID技术已成功用于矿井管理，成功解决了关于矿井考勤、防盗、安全等矿井管理存在的问题。在国内矿区管理与计算机结合的程度主要限于井上部分，包括日常的企业流程管理、财会管理、运输管理。煤矿井下管理仍以经验管理为核心，随着煤炭行业信息化和网络化的发展，大多数煤矿企业在生产的实际过程中基本都采用了各种各样的煤矿管理系统，并在实际应用中发挥了重要的作用。随着RFID技术的引进，国内煤矿也开始使用RFID技术进行管理。如:西山矿务局、大同矿务局。

2基本组成及工作原理

RFID技术是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。系统一般由3个部分组成，即电子标签、阅读器和应用接口。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据的交换。系统的基本模型如图1所示。

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从图1可以看出，在RFID系统的工作过程中，始终以能量为基础，通过一定的时序方式来实现数据的交换。阅读器向电子标签提供工作能量。当电子标签进入射频识别场时，阅读器发射出的射频波激活标签电路，相互作用，完成数据的交换。对于多标签同时识读来讲，可以采用阅读器先发的形式，也可以是标签先发的形式。为了实现多标签无冲突同时识读，对于阅读器先发的方式，阅读器先对一批标签发出隔离命令，使得阅读器识读范围内的多个电子标签被隔离，最后只保留一个标签处于活动状态与阅读器建立无冲突的通信联系。通信结束后指令该标签进入体眠，指定一个新的标签执行无冲突通信指令。如此重复，完成多标签同时识读。对于标签先发的方式，标签随机地反复发送自己的识别ID，不同的标签可在不同的时间段被阅读器正确读取，完成多标签的同时识读。对于任何一只电子标签来讲，都具有唯一的ID号，这个ID号对于一只标签来讲，是不可更改的。在大多数应用场合，是通过运用后台数据库来支持标签的数据属性的。通常由电子标签与阅读器构成的识别系统是为应用服务的，应用的需求多种多样，各不相同。阅读器与应用系统之间的接口由开发工具调用的标准函数来表示。功能大致包含以下方面。应用系统根据需要向阅读器发出配置命令和其他指令。阅读器向应用系统返回其当前的配置状态和各种指令的执行结果。

3在井下人员定位管理方面的应用

实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标。煤矿井下人员定位管理方面实现的基本功能包括:①任一时间井下或某个地点究竟有多少人，这些人都是谁;②每个人在井下任一时间的活动轨迹;③查询一个或多个人员现在的实际位置(井下人员定位)，方便调度中心可快速正确的电话联系该人员澳占询有关人员在任一地点的到漓时间和总工作时间等等一系列信息，可以督促和落实重要巡查人员(如:瓦斯检测人员、温度检测人员、测风人员等)是否按时、到点的进行各项数据的测试和处理，从根本上杜绝因人为因素而造成的相关事故。方案是在井下的各个巷道和人员可能经过的通道中安装若干个阅读器，具体数量和位置根据现场巷道实际情况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过通信线路与地面监控中心的计算机进行数据交换。同时在每个下井人员佩带的矿灯或其他装备上安置一个电子标签，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置在巷道内的任何一个阅读器，阅读器即会感应到信号同时立即上传到监控中心的计算机上，计算机就可判断出具体信息(如:是谁，在哪个位置，具体时间)，同时把它显示在监控中心的大屏幕或电脑显示屏上并备份，管理者也可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图点击井下某一位置，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。同时控制中心的计算机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表(如:出勤率、总出勤时间、迟到厚退记录、未出勤时间等)。另外一旦井下发生事故，可根据电脑中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，然后可再用探测器在事故处进一步确定人员准确位置，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。井下人员定位监测示意图如图2所示。

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4在巷道安全、统计考勤和设备管理方面的应用

不同级别的人员可以进入的巷道权限各不相同。通过安装在巷道出叭口处的阅读器对要通过的人员进行自动识别。根据后台数据库设置的信息对巷道处的旋转门进行相应的控制，当人员允许进入时，自动打开，当人员不允许进入时，旋转门关闭。同时对来到巷道入口的人员自动记录并保存，便于查询和生成报表。在考勤方面显示每个下井人员确切的下井时间和上井时间。并根据工种(规定足班时间)，判断不同类别的人员是否足班，从而确定其该次下井是否有效。在月统计报表中对下井时间、下井次数(有效次数)等分类统计，便于考核。打印月考勤报表、任意时间段下井统计等有关报表。车和其他重要设备的具体实时位置，计每一辆矿车每天的运输次数和出入频率，便于管理。设备的设置和应用原理与人员定位基本相同。

5结语

RFID在矿井应用以井下安全监管为依据，可按照人员安全管理、巷道安全管理和安全物资管理等方面分类应用。利用RFID技术，建立信息采集和处理方案，实现信息传递与信息共享，为企业管理提供支持，实现井下管理信息化、规范化和可视化。最大限度的保障人员的安全。

作者简介:张宏福(1972－)，男，1994年毕业于山东矿业学院机电工程专业，现在煤科总院抚顺分院从事安全监控、安全仪表研发与工程服务工作。