李華 宋彩娟

（鄭煤集團(tuán)超化煤礦,河南新密 452385）

礦車定位跟蹤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用

李華 宋彩娟

（鄭煤集團(tuán)超化煤礦,河南新密 452385）

本文詳細(xì)闡述了一種基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)的煤礦礦車定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)分析流程模型。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的研究實(shí)踐，總結(jié)概述了該系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的設(shè)計(jì)、安裝方法及注意事項(xiàng)，初步實(shí)現(xiàn)了人與人、物與物、人與物之間的互聯(lián)互通，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)踐起到了嘗試和經(jīng)驗(yàn)積累的作用。

煤礦；井下；礦車定位；射頻識(shí)別技術(shù)

1 引言

礦車是煤礦生產(chǎn)主要的運(yùn)輸工具，超化礦正常流通礦車1 000輛左右，分布在井上、井下各個(gè)地方。長(zhǎng)期以來(lái),礦車分布地點(diǎn)、滯留時(shí)間、分布數(shù)量及周轉(zhuǎn)率,一直是較難查清的問(wèn)題。一般需要通過(guò)定期派專人去井下各個(gè)工作面及停車場(chǎng)清點(diǎn)礦車來(lái)了解礦車的詳細(xì)情況，以便合理調(diào)度使用，故管理難度較大，容易遺漏，存在空載礦車滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、閑置礦車太多、調(diào)度指揮不便等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致生產(chǎn)工序脫節(jié)。

為克服以上難題，我礦工程技術(shù)人員自主設(shè)計(jì)開發(fā)了煤礦井下礦車定位跟蹤管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱礦車定位系統(tǒng)），用于監(jiān)測(cè)井下礦車位置，具有攜卡礦車出/入井時(shí)刻、重點(diǎn)區(qū)域出/入時(shí)刻、限制區(qū)域出/入時(shí)刻、滯留時(shí)間、井下和重點(diǎn)區(qū)域停放數(shù)量、井下礦車行走路線等監(jiān)測(cè)、顯示、打印、儲(chǔ)存、查詢、報(bào)警、管理等功能，初步實(shí)現(xiàn)了人與人、物與物、人與物之間的互聯(lián)互通，初步對(duì)物聯(lián)網(wǎng)展開創(chuàng)新性應(yīng)用實(shí)踐。

2 系統(tǒng)構(gòu)建原理

礦車定位系統(tǒng)基于RFID射頻識(shí)別技術(shù)，選用KJ211A-F型位置監(jiān)測(cè)分站，用于識(shí)別煤礦井下KJ211A-K型無(wú)線識(shí)別卡。系統(tǒng)由工控機(jī)、傳輸接口、位置監(jiān)測(cè)分站、識(shí)別卡、電源箱、電纜、接線盒、避雷器、礦車、封裝件、交換機(jī)和其他必要設(shè)備組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 礦車定位系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)在井下各主要行人巷道、分支巷道、車場(chǎng)等監(jiān)測(cè)地點(diǎn)安裝KJ211A-F位置監(jiān)測(cè)分站，礦車上安裝識(shí)別卡（具有唯一編號(hào)）。裝有識(shí)別卡的車到達(dá)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，分站自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別卡，并把數(shù)據(jù)傳給地面主機(jī)，計(jì)算機(jī)軟件能夠準(zhǔn)確確定該礦車所在的區(qū)域，以及該區(qū)域的車輛信息。且射頻卡可不更換電池連續(xù)工作2年以上，位置監(jiān)測(cè)分站檢測(cè)距離在1～80m內(nèi)可調(diào)。

2.1 系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)的構(gòu)架組成

2.1.1 RS485總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)建設(shè)之初，處于試驗(yàn)階段，故只采用了RS485總線結(jié)構(gòu)，在保證30ms巡檢周期的前提下，只安裝了30臺(tái)KJ211A-F型位置監(jiān)測(cè)分站。系統(tǒng)由主機(jī)、傳輸接口、分站、識(shí)別卡、電源箱、電纜、接線盒、避雷器、礦車、封裝件和其他必要設(shè)備組成。

2.1.2 環(huán)網(wǎng)+RS485總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，準(zhǔn)備增加70臺(tái)分站，擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍，從而做到井上、井下主要車場(chǎng)及分支巷道都能夠讀取到礦車信息。同時(shí)考慮到在原RS485總線上增加70臺(tái)分站會(huì)大大延長(zhǎng)系統(tǒng)巡檢周期，以及增加接口箱負(fù)擔(dān)，造成信息傳輸遲緩等因素，故采取“環(huán)網(wǎng)+RS485”總線結(jié)構(gòu)，從而最大限度的保證系統(tǒng)的巡檢周期及穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)主要由環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、RS485轉(zhuǎn)RJ45接口模塊、核心交換機(jī)、RS485通信接口、主機(jī)、分站、識(shí)別卡、電源箱及其他必要設(shè)備組成。

2.2 監(jiān)控中心站采用UPS供電系統(tǒng)

系統(tǒng)工控機(jī)、接口箱、交換機(jī)等核心設(shè)備采用UPS不間斷電源供電，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，24小時(shí)不間斷跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)市電采用雙回路自動(dòng)切換裝置供電，最大限度的保障了中心站的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 RFID射頻識(shí)別技術(shù)

采用RFID射頻識(shí)別技術(shù)能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地對(duì)多目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，具有抗惡劣環(huán)境、高準(zhǔn)確性、安全性、靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 SOL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)

采用SOL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)用于信息儲(chǔ)存、查詢、操作等處理，大大提高了礦車信息管理的科學(xué)性、合理性，進(jìn)一步提高了礦車管理的效率，減少了管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度，為我礦礦車調(diào)度管理提供了科學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)功能

3.1 位置監(jiān)測(cè)功能

（1）系統(tǒng)具有攜卡礦車出/入井時(shí)刻、出/入重點(diǎn)區(qū)域時(shí)刻、出/入限制區(qū)域時(shí)刻等監(jiān)測(cè)功能；（2）系統(tǒng)具有識(shí)別攜卡礦車出/入巷道分支方向等功能；（3）系統(tǒng)能識(shí)別多個(gè)同時(shí)進(jìn)入識(shí)別區(qū)域的識(shí)別卡。

3.2 管理功能

（1）系統(tǒng)具有攜卡礦車入井總數(shù)、出/入重點(diǎn)區(qū)域總數(shù)、出/入井時(shí)刻、下井工作時(shí)間等顯示、打印、查詢等功能，并具有超時(shí)礦車總數(shù)及報(bào)警、顯示、打印、查詢等功能；（2）系統(tǒng)具有攜卡礦車下井活動(dòng)路線顯示、打印、查詢、異常報(bào)警等功能；（3）系統(tǒng)具有攜卡礦車卡號(hào)、編號(hào)、工種/類別、主要存放地點(diǎn)、行走線路、每月下井次數(shù)、下井時(shí)間、每天下井情況等顯示、打印、查詢等功能；（4）系統(tǒng)具有按部門、地域、時(shí)間、分站、礦車等分類查詢、顯示、打印等功能。

4 相關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)及原理

4.1 KJ211A-F型位置監(jiān)測(cè)分站

一種射頻電子標(biāo)簽的識(shí)別設(shè)備，采用本安電路設(shè)計(jì)，特點(diǎn)是可在較大范圍內(nèi)能同時(shí)識(shí)別不小于80張卡，具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、識(shí)別率高（漏讀率低于萬(wàn)分之一）、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。主要用于接收識(shí)別卡發(fā)出的含有標(biāo)簽ID號(hào)的2.4GHz的無(wú)線載波信號(hào)，將接收的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別后通過(guò)KJ211-J型數(shù)據(jù)傳輸接口上傳到監(jiān)控中心主機(jī)。

技術(shù)特征：（1）額定工作電壓：DC12V工作電流≤200mA。（2）存儲(chǔ)容量：不小于400條信息。（3）存儲(chǔ)時(shí)間：主通信斷開后，可存2小時(shí)。（4）系統(tǒng)最大巡檢周期不大于30ms。

4.2 安裝及使用

圖2 撥碼開關(guān)示意圖

分站出廠時(shí)已經(jīng)配有MHYVRP1*4*7/0.30型通信電纜3米，由于此類通信線直徑小，所以每個(gè)分站都必須用接線盒，接線盒內(nèi)接線方法是：藍(lán)黃——藍(lán)綠（通信）、紅白——紅白（電源）。撥碼說(shuō)明：如圖2所示面對(duì)撥碼開關(guān)，“1”為波特率調(diào)節(jié)，撥碼撥到“ON”位置波特率為2400，撥到圖中所示位置，波特率為1200?！?”～“8”號(hào)為地址位，是用二進(jìn)制表示的，“8”為低位。“2”～“8”號(hào)撥碼開關(guān)撥到"ON"位置分別對(duì)應(yīng)的10進(jìn)制數(shù)是64,32,16,8,4,2,1否則均為0。如十進(jìn)制的87=64+16+0+4+2+1，則撥碼“2”、“4”、“6”、“7”、“8”分別撥到“ON”位置。

4.3 KDW0.2/127礦用隔爆本質(zhì)安全型電源箱

電源箱共兩路輸出電壓12V/18V，可保證斷電后2臺(tái)分站2小時(shí)供電，200m內(nèi)分站用12V，超過(guò)200m用18V供電。注意分站線路檢修時(shí)，插上電源箱內(nèi)的一個(gè)電池插口。

5 結(jié)束語(yǔ)

礦車定位跟蹤管理系統(tǒng)可使管理人員方便地了解井下各生產(chǎn)區(qū)域礦車數(shù)輛及出入井信息，準(zhǔn)確掌握全礦井礦車分布及礦車周轉(zhuǎn)率情況，從而科學(xué)調(diào)度、合理使用，減少經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約成本，同時(shí)也有效提高了機(jī)電運(yùn)輸管理水平和生產(chǎn)效率，取消了專人定期清查工作，節(jié)約了人力資源，很好地完善了煤礦礦車調(diào)度使用管理機(jī)制。

TD672

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1003-5168(2014)04-0123-02