陳 飛，洪美玲

(淮北礦業(yè)集團 渦北選煤廠，安徽 亳州 233600)

渦北選煤廠隸屬于淮北礦業(yè)集團，是一座大型中央型煉焦煤選煤廠，年處理能力600萬t。該廠在建設之初就瞄準國內(nèi)外選煤技術前沿，立足高起點，按照高標準，于2013年啟動了信息化建設，結合現(xiàn)場實際情況和已有的生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)及信息化系統(tǒng)，積極調(diào)研，確立了智能化建設方案，努力提高全廠的智能化水平。人員定位系統(tǒng)作為煤礦的標準配置，已得到了廣泛應用；煤礦設備的管理也趨向于信息化、智能化。隨著安全管理要求越來越高，作為地面煤炭企業(yè)的選煤廠也急需一套類似的系統(tǒng)，以實現(xiàn)人員及設備的信息化及數(shù)字化管理，提高管理效率。

渦北選煤廠多元信息融合系統(tǒng)基于射頻識別技術(RFID)，通過管理平臺將所有功能集成融合在一個平臺內(nèi)，可解決現(xiàn)有的通訊、人員及設備管理中的不足，為廠區(qū)的管理提供強大和高效的工具。目前，該平臺主要由人員定位系統(tǒng)、可視化調(diào)度系統(tǒng)和設備溫度檢測系統(tǒng)組成，硬件包括服務器、手持終端、基站、定位標簽、定位卡等。圖1為多元信息融合系統(tǒng)示意。

圖1 渦北選煤廠多元信息融合系統(tǒng)示意

1 RFID技術

本系統(tǒng)是以移動通信網(wǎng)絡無線通信平臺傳輸為基礎，基于無源射頻識別技術RFID[1](Radio Frequency Identification)，是一種非接觸式的自動識別技術，具有成本低、識別速度快、識別距離遠、可同時識別多目標等優(yōu)點。主要工作原理是，通過基站(閱讀器)和標簽之間的通訊，對持有標簽的人或物的狀態(tài)進行自動識別[2]。通過與集群對講技術、定位技術、數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g相結合，可以充分挖掘RFID技術的應用價值和應用領域，目前廣泛應用在物流、交通、設備管理等領域[3]。不同無線定位方式的優(yōu)缺點對比見表1，從表中可以看出，使用RFID定位具有成本低、組網(wǎng)方式較多、硬件設備比較穩(wěn)定等優(yōu)點。

表1 4種無線定位方式優(yōu)缺點對比

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 人員定位

隨著人們對位置信息需求的不斷增加，傳統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)GPS僅在室外定位中能發(fā)揮較好效果，對于室內(nèi)定位因信號屏蔽等原因無法滿足人們的需要，因此急需尋找一種精確的室內(nèi)人員定位技術。通過對比幾種常見的室內(nèi)定位技術，同時考慮到生產(chǎn)廠房內(nèi)機械設備、鋼結構較多，信號屏蔽現(xiàn)象嚴重，基站的數(shù)量有限，且與攜帶標簽的工作人員距離比較遠，要求基站與標簽的工作頻率在微波段，同時考慮與移動通訊系統(tǒng)的兼容，最終選擇了讀寫距離遠、速度快的RFID微波頻段[4]。

基于RFID的人員定位系統(tǒng)[5]主要工作原理，在各生產(chǎn)廠房根據(jù)空間及設備布置情況，合理布署無線基站，讓工作人員攜帶智能手持終端或人員定位卡進入基站覆蓋范圍內(nèi)時，手持終端或定位卡[6]的基本信息被基站讀取，然后上傳至系統(tǒng)后臺管理服務器，服務器中的軟件及時對工作人員的位置信息進行統(tǒng)計和分析。當工作人員在廠房內(nèi)走動時，位于不同樓層的無線基站掃描到該人員的信息并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_，就可以對該工作人員進行實時定位和追蹤。對于沒有基站的區(qū)域，可以通過手持終端掃描定位標簽的信息來確定人員位置。

人員定位系統(tǒng)的主要功能還包括一鍵報警、歷史軌跡回放、區(qū)域人員信息查詢等，借助管理后臺，可以自動生成巡查報表，對人員定位信息進行管理和利用。

2.2 可視化調(diào)度

傳統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)主要由電話、對講機、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等組成。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，實時可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)得到了廣泛的應用。從視頻會議到指揮調(diào)度、信息上報并推送，一個直觀、可靠的可視化調(diào)度系統(tǒng)成為大型現(xiàn)代化企業(yè)的必備工具。

本系統(tǒng)旨在建立“對講+定位+視頻+調(diào)度”四位一體的可視化調(diào)度系統(tǒng)，借助于智能手持終端，配合強大的圖像、語音、視頻與數(shù)據(jù)傳輸功能，進行雙向或者多向指揮調(diào)度。持有手持終端的人員可以隨時與區(qū)域內(nèi)的某人或者群組人員進行語音對講、視頻分享等。但在受煤坑下等區(qū)域，傳統(tǒng)對講機無法使用，只能借助固定電話。目前，通過在受煤坑下布置無線AP，借助網(wǎng)絡將信號輸出，即可與相關人員進行溝通交流。

通過手持終端可將現(xiàn)場信息以視頻、圖文等方式上傳至系統(tǒng)后臺，同時可以在PC管理端發(fā)布消息到手持終端，實現(xiàn)消息的推送功能。管理端可以選擇發(fā)布的對象，即可選擇發(fā)送到所有的手持終端上，也可以選擇發(fā)送指定的個人或者群組。

2.3 溫度在線監(jiān)測

選煤廠有大量的機電設備，運行溫度是設備是否正常運行的最直觀的反映。因此，對于機電設備的溫度實時監(jiān)測非常重要。本系統(tǒng)中的溫度監(jiān)測系統(tǒng)為分層分布式網(wǎng)絡結構，由設備層、無線網(wǎng)絡傳輸層、監(jiān)控層構成。設備層主要由溫度傳感器[7]和RFID標簽、智能手持終端組成；無線網(wǎng)絡傳輸層主要由RFID標簽和智能手持終端組成；監(jiān)控層由服務器、監(jiān)控軟件、智能手持終端報警模塊等主要設備組成。圖2所示為溫度傳感器工作原理。

圖2 溫度傳感器工作原理示意

將溫度傳感器(溫度標簽)根據(jù)需要安裝在電機或減速機的軸承端等處，基站會實時讀取射頻信號覆蓋范圍內(nèi)的溫度標簽數(shù)據(jù)，并上傳至服務器后臺。通過后臺的應用軟件對溫度信息進行分析，并對異常溫度進行預警。對于基站覆蓋范圍之外的溫度標簽，巡檢人員可以攜帶手持終端對標簽進行掃描，獲取的溫度信息也會實時上傳至系統(tǒng)后臺。手持終端可以看作一個移動的基站，既可作為基站掃描溫度傳感器及定位標簽的信息，也可以作為一個定位標簽被固定基站所讀取。

3 系統(tǒng)建設特點及建議

多元信息融合系統(tǒng)采用成熟、主流技術構建，集中管理，充分兼顧未來的需求和技術的發(fā)展，并充分考慮與其他系統(tǒng)的連接，采用了模塊化設計，分布式架構，保證新功能、模塊添加方便。同時采用標準化接口、協(xié)議及流媒體技術，在設計時充分考慮到未來系統(tǒng)擴充的可行性，預留了為后期進行擴展的大量接口。

建議系統(tǒng)要安全可靠，要具備容錯機制、備份機制；要做到用戶界面友好，軟件設計人性化，易于被普通用戶掌握、操作和使用；系統(tǒng)維護要盡量簡單，最好能達到免維護工作狀態(tài)，且人工維護可在遠程操作，便于管理；盡量降低系統(tǒng)的成本和運行、維護費用。

4 結 論

基于RFID技術的多元信息融合系統(tǒng)在渦北選煤廠的應用，解決了選煤廠生產(chǎn)廠房內(nèi)人員定位精度差、受煤坑下對講機無法使用等問題，為選煤廠工作人員及設備安全管理、指揮調(diào)度等方面提供了有力的技術支持，下一步可以擴充在線監(jiān)測及輔助決策功能，如增加機械設備振動、電流監(jiān)測，建立智能設備管控平臺，完善設備全生命周期管理體系。