梁毅勇

摘 要：現(xiàn)如今的煤礦的生產(chǎn)形勢嚴(yán)峻，煤礦的礦用物資浪費(fèi)嚴(yán)重，尤其物資管理依舊是紙質(zhì)版人為登記收、發(fā)管理，庫管人員又缺乏相應(yīng)的職業(yè)技術(shù)素質(zhì)，導(dǎo)致收發(fā)設(shè)備、配件時(shí)錯(cuò)發(fā)、多發(fā)、少發(fā)等現(xiàn)象極其普遍，另外，惡劣的井下工作環(huán)境使得礦用設(shè)備物資具有很大的不穩(wěn)定性，無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地對庫存設(shè)備物資以及在用設(shè)備物資進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測。對此，煤礦礦用設(shè)備物資管理需要盡快改進(jìn)，這里以煤礦機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)需求分析，采用RFID技術(shù)優(yōu)點(diǎn)來彌補(bǔ)以前人工管理的缺點(diǎn)，從而保證煤礦上人身、設(shè)備物資的安全，以及在物資設(shè)備使用狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)相對節(jié)約。

關(guān)鍵詞：煤礦礦用機(jī)電設(shè)備；物資管理；RFID技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

按照煤礦的礦用機(jī)電設(shè)備類物資現(xiàn)有的管理方式，結(jié)合井上下機(jī)電物資對該類系統(tǒng)的需求分析，按照煤礦可用的RFID技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢，編制全套的應(yīng)用方案和系統(tǒng)的全套架構(gòu)，并將各個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)勢匹配性篩選后再完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)編制原則，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的相關(guān)流程圖，選用原型模型對該系統(tǒng)進(jìn)行建立工作。

1. RFID技術(shù)進(jìn)行煤礦礦用設(shè)備物資管理的優(yōu)勢

選擇RFID技術(shù)進(jìn)行煤礦礦用設(shè)備物資管理是煤礦物資設(shè)備管理的重要技術(shù)改進(jìn)工作，同時(shí)還需要其他輔助工具來完成，例如后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等硬件或者軟件的支持，這些軟硬件部分組合起來形成一套完整的設(shè)備管理系統(tǒng)，只有這樣，才能夠真正完成煤礦礦用物資中井上下機(jī)電設(shè)備、配件的綜合管理。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

煤礦礦用物資的機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該滿足實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、可移植性，互操作性等原則，具體原則如下：

（1）實(shí)用性。和計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫等資源相結(jié)合，節(jié)省開支，利用最少的資源來滿足系統(tǒng)實(shí)際功能需求，以此來尋求利益的最大化。

（2）可靠性。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)要將軟件和硬件功能穩(wěn)定性考慮在內(nèi)。軟件上亟待處理的問題是：數(shù)據(jù)內(nèi)部的相互匹配和輸入等數(shù)據(jù)庫類的功能。硬件上必須考慮的是：煤礦礦用物資類材料、設(shè)備配件的空間位置，硬件安排要盡量消除環(huán)境帶來的不利因素。

（3）安全性。對工作人員進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)力權(quán)限管理，級(jí)別不夠，不能查看數(shù)據(jù)庫，這樣，數(shù)據(jù)庫能保證一定的安全性，同時(shí)也能夠?qū)ぷ魅藛T進(jìn)行合理地劃分。

（4）擴(kuò)充性。對系統(tǒng)的可移植性和互操作性要求較高，既能夠達(dá)到硬件上的相互獨(dú)立和相互兼容，又能夠符合軟件資源共享和軟件更新的需求。

（5）便捷性。軟件上來說，人機(jī)交互系統(tǒng)界面的交互性保證較高水平，硬件上來說，硬件設(shè)計(jì)要盡量經(jīng)濟(jì)節(jié)約、簡單易懂。

（6）信息共享。在滿足要求的一定時(shí)空范圍內(nèi)，每個(gè)部門的技術(shù)工作人員能夠根據(jù)自己相應(yīng)的職位權(quán)限來對相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)用和閱讀。

（7）開放性。當(dāng)更換主機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)該能夠和其他信息系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且不能出現(xiàn)技術(shù)上的失誤。

1.2 系統(tǒng)需求分析

在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)之前，首先對具體管理情況深入了解，然后再進(jìn)行需求分析，具體過程大致如下：第一步，將井上下具體設(shè)備模擬圖和后臺(tái)主機(jī)數(shù)據(jù)庫連接，這樣做可以使得設(shè)備管理系統(tǒng)與RFID射頻辨認(rèn)相結(jié)合。第二步，對具體的井上下礦用物資管理系統(tǒng)進(jìn)行編制，用礦用物資中的機(jī)電設(shè)備裝置信息實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能化、信息化管理。

1.2.1 性能需求分析

根據(jù)煤企在礦用機(jī)電設(shè)備物資管理方面暴露出的問題，通過長期的跟蹤調(diào)研，最終以礦方具體的管理結(jié)構(gòu)特征確定了煤礦企業(yè)對系統(tǒng)的具體需求，如下：

（1）現(xiàn)有礦用機(jī)電設(shè)備物資管理系統(tǒng)缺乏實(shí)用性，尤其不利于對設(shè)備物資的管理，相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合工作亟待完善。

（2）礦用機(jī)電設(shè)備信息共享不暢，導(dǎo)致管理手段局限，亟待提升管理模式。

（3）人為因素導(dǎo)致設(shè)備管理普遍存在安全性不足、可靠性不高，導(dǎo)致在用設(shè)備檢修保養(yǎng)不到位，亟待提高使用設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)管效率。

1.2.2 硬件功能需求分析

（1）防爆性能達(dá)到國家規(guī)定。

（2）任意讀取且具備自動(dòng)識(shí)別功能。

（3）存儲(chǔ)容量大、堅(jiān)固耐用且作業(yè)不受時(shí)間、空間、光線強(qiáng)弱限制。

（4）必須滿足“一對多”識(shí)別方式。

1.2.3 軟件功能需求分析：

（1）按常規(guī)煤礦機(jī)電設(shè)備物資的地面入庫管理流程開發(fā)，軟件需具備如下功能：設(shè)備錄入、設(shè)備查詢、設(shè)備修改、設(shè)備調(diào)撥、設(shè)備刪除、設(shè)備配發(fā)、設(shè)備領(lǐng)用、設(shè)備維修登記、設(shè)備借用、設(shè)備歸還共十大基本功能，除此之外，其他功能各礦要求不盡相同，設(shè)計(jì)時(shí)可按礦上實(shí)際需求進(jìn)行開發(fā)。

（2）按煤礦設(shè)備井下實(shí)時(shí)跟蹤管理要求，軟件需具備如下功能：①設(shè)備搜索導(dǎo)航功能：以便對機(jī)電設(shè)備物資準(zhǔn)確定位，及時(shí)跟蹤管理。②設(shè)備故障提醒功能：以便對故障設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。③設(shè)備基礎(chǔ)信息管理功能：按設(shè)備使用信息和統(tǒng)計(jì)信息及時(shí)向管理人員反饋及查詢。④倉庫信息管理功能：對新到設(shè)備、檢修完的設(shè)備及原庫存設(shè)備進(jìn)行全面掌握。⑤故障設(shè)備管理功能：以便管理人員及時(shí)掌握發(fā)生故障設(shè)備的處理現(xiàn)狀。⑥設(shè)備維修管理功能：按設(shè)備檢修周期，定時(shí)、定點(diǎn)指定需保養(yǎng)設(shè)備，保證設(shè)備維修保養(yǎng)到位。⑦設(shè)備報(bào)廢管理功能：對煤礦超過使用周期產(chǎn)生的報(bào)廢設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)反饋。⑧設(shè)備檢查記錄功能：對煤礦設(shè)備日檢、巡檢、月檢、年檢情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)反饋。

1.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)

1.3.1 RFID技術(shù)的確定

RFID技術(shù)具有非接觸性，自動(dòng)識(shí)別性，抗干擾性，穿透性強(qiáng)，保密性強(qiáng)，一對多特性，所以適用場合很廣。

和其他技術(shù)相比，RFID射頻辨認(rèn)表現(xiàn)出比較實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)有5點(diǎn)：

（1）隨意讀取。RFID技術(shù)要求只要距離合適，位置合適，就能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行感應(yīng)掃描，讀寫器能夠立即做出響應(yīng)，并且從電子標(biāo)簽上讀取或者寫入相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

（2）存儲(chǔ)容量大。由于目前IT信息技術(shù)越來越高、精、尖，各種電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)空間也越來越大。這些為所開發(fā)的系統(tǒng)容量的擴(kuò)展提供了條件。

（3）“一對多”標(biāo)簽讀取方式。RFID讀寫器每次可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽，與傳統(tǒng)的一次僅僅能讀取一個(gè)條形碼的情況相比，RFID的這個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為設(shè)備批量管理功能的出現(xiàn)提供了條件。

（4）堅(jiān)固耐用性。RFID可以無視時(shí)間和空間進(jìn)行運(yùn)行，而且比較堅(jiān)固耐用，不容易受到雨雪灰塵的影響，這樣使得系統(tǒng)能夠得到保障。

（5）全天候工作能力。條形碼識(shí)別技術(shù)在夜間工作能力比較弱，相比之下，RFID射頻辨認(rèn)在夜間工作幾乎不會(huì)受到任何影響。

1.3.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法的核心是以煤礦機(jī)電設(shè)備管理所需實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)的程序或系統(tǒng)，由一組功能操作來構(gòu)成整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上由管理人員要先“拋開”程序、模塊和過程的內(nèi)部情況，對系統(tǒng)架構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

（1）整體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是系統(tǒng)在硬件上相互獨(dú)立，在軟件上數(shù)據(jù)能夠共享，可以相互驗(yàn)證，然后結(jié)合起來共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。該系統(tǒng)主要模塊有8個(gè)，分別是設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施模塊、設(shè)備事故模塊、設(shè)備查詢模塊、設(shè)備管理模塊、設(shè)備布置模擬圖的基本操作模塊、設(shè)備布置模擬圖的編輯模塊、生產(chǎn)管理模塊和統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊。根據(jù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法理論和用戶要求以實(shí)物功能模塊化應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主界面用的軟件平臺(tái)分系統(tǒng)界面、SQL軟件、圖形軟件3部分。其中系統(tǒng)界面分地面設(shè)備布置模擬圖、井下設(shè)備布置模擬圖、排水網(wǎng)絡(luò)圖、壓風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖4塊界面，SQL軟件分設(shè)備購置庫、設(shè)備提醒庫、設(shè)備基礎(chǔ)庫、設(shè)備加工庫、設(shè)備領(lǐng)用庫、設(shè)備事故庫、設(shè)備維修庫、設(shè)備履歷庫、設(shè)備報(bào)廢庫、設(shè)備用戶庫10項(xiàng)，圖形軟件分圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，兩個(gè)數(shù)據(jù)庫分別對巷道、工作面、設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總后編入SDE數(shù)據(jù)，和SQL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

（2）軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)軟件主要包含3方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫的使用，串口通信的設(shè)計(jì)以及登陸界面。該系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)按煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要有友好訪問界面設(shè)計(jì)、運(yùn)行安全管理設(shè)計(jì)、物資交流信息梯次管理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫訪問以及串口通信設(shè)計(jì)。上位機(jī)的用戶訪問界面采用最新的虛擬儀器（Lab VIEW）技術(shù)。Lab VIEW采用圖形化編程語言，代替了傳統(tǒng)的文本行編程，節(jié)省了設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間。串口通信及用戶訪問界面采用Lab VIEW創(chuàng)建應(yīng)用程序；數(shù)據(jù)庫選用微軟公司的Microsoft Office Access。本系統(tǒng)的對象是煤礦礦用機(jī)電設(shè)備物資，設(shè)備物資種類多且復(fù)雜，狀態(tài)層次不齊，相關(guān)參數(shù)存在不確定因素較多，為此，選取SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫作為本企業(yè)數(shù)據(jù)管理解決方案的核心。系統(tǒng)完成機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)采集后，進(jìn)行數(shù)字化處理并且提供CAD相關(guān)的轉(zhuǎn)換功能。

（3）硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)硬件主要由3大部分組成，分別是地面機(jī)電設(shè)備管理中心，傳輸平臺(tái)和井下無線信號(hào)及數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成；地面機(jī)電設(shè)備管理中心由監(jiān)控主機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸接口組成，其中監(jiān)控主機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及井下動(dòng)態(tài)設(shè)備檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對井下系統(tǒng)主控箱分站傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)，配有顯示器、打印機(jī)，可以對井下設(shè)備現(xiàn)狀隨時(shí)進(jìn)行畫面編輯和網(wǎng)絡(luò)通信，完成設(shè)備信息采集、識(shí)別、編輯和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)上傳。數(shù)據(jù)傳輸接口主要與井下設(shè)備進(jìn)行通訊。傳輸平臺(tái)主要為交換機(jī)，主要完成設(shè)備信息傳輸、采集。井下無線信號(hào)及數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要有井下系統(tǒng)讀卡主控箱，礦用電源箱，動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器、手持式和定點(diǎn)式讀寫器、設(shè)備標(biāo)識(shí)卡等組成；其中系統(tǒng)主控箱主要完成收集識(shí)別區(qū)域內(nèi)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，上傳至地面機(jī)電設(shè)備管理中心；礦用電源箱是具有備用功能的穩(wěn)壓電源；動(dòng)態(tài)目標(biāo)識(shí)別器主用采集移動(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)和區(qū)域內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)；設(shè)備標(biāo)識(shí)卡對應(yīng)唯一的設(shè)備，主要采集該設(shè)備當(dāng)前數(shù)據(jù)。

結(jié)論

通過對我國煤礦礦用物資相關(guān)制度的深入調(diào)查分析，該課題結(jié)合煤礦對該類系統(tǒng)的需求分析，研究了以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的煤礦礦用物資管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)煤礦礦用物資機(jī)電設(shè)備的信息化管理，對設(shè)備物資的維護(hù)管理具有重要意義，可以保證煤礦機(jī)電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

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