RFID在煤礦井下安全管理中的應(yīng)用

　　為了改變目前煤礦安全管理工作的落后狀況，保障職工生命安全和身體健康，有必要運用安全管理系統(tǒng)分析的方法。因此，傳統(tǒng)煤礦井下管理須和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。

　　我國很多煤礦還停留在人工開采水平上，生產(chǎn)效率低，安全隱患多，如瓦斯爆炸、地下滲水等事故時有發(fā)生。管理上仍以經(jīng)驗管理、人工管理為主。因此，加快采礦工業(yè)技術(shù)和管理的現(xiàn)代化任重而道遠。?

????? 我國煤炭工業(yè)科技發(fā)展總體思路是繼續(xù)堅持“科技是第一生產(chǎn)力”的指導(dǎo)思想，適應(yīng)人世的新形勢，依靠科技進步，加大企業(yè)技術(shù)改造力度，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增強企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力、抗災(zāi)能力，提高企業(yè)競爭力，堅定不移地實施“科教興煤”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，促進煤炭工業(yè)向安全、高效、潔凈、優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。其中重點任務(wù)之一是運用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng)控制論，建立高效、安全的集約化煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)，加快煤礦安全技術(shù)的重點建設(shè)[1] 。

????? 國內(nèi)礦區(qū)管理與計算機結(jié)合的程度目前主要限于井上部分，其中包括日常的企業(yè)流程管理、財會管理、運輸管理。隨著煤炭行業(yè)信息化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，我國大多數(shù)煤礦在生產(chǎn)過程中基本都采用了各種各樣的煤礦管理系統(tǒng)，并在實際應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。隨著RFID技術(shù)的引進，國內(nèi)煤礦也開始使用RFID技術(shù)進行管理[2]。

1 RFID在井下管理應(yīng)用的特點

????? RFID在井下管理上的應(yīng)用，主要是以煤礦計算機管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)——井下管理系統(tǒng)為對象。將射頻識別技術(shù)應(yīng)用于煤礦管理系統(tǒng)，通過建立一個具有完整性、實時陛和靈活性的井下管理系統(tǒng)，對包括井下作業(yè)工人的作業(yè)計劃安排、工人進出巷道的權(quán)限管理、巷道人員分布、作業(yè)工人資料、安全物資流動等進行管理，實現(xiàn)井下管理信息化和可視化，同時提高煤礦生產(chǎn)管理和作業(yè)安全水平。

????? 與傳統(tǒng)的地面作業(yè)不同，煤礦井下管理更強調(diào)其安全性，主要考慮人員安全，同時還要和巷道安全相結(jié)合。

????? RFID技術(shù)的井下應(yīng)用可行性分為以下幾種：?

????? 1)操作可行性。電子卡片攜帶方便、操作簡單，讀寫器可在5 In以上的距離對卡片進行自動識別，符合井下作業(yè)設(shè)備力求簡單、方便的要求。

????? 2)安全可靠性。RFID采用射頻技術(shù)，理論上不會對井下作業(yè)產(chǎn)生危險。該技術(shù)已經(jīng)在國外金屬礦中得到應(yīng)用。

????? 3)設(shè)置可行性。礦井一般深度在地下500 m以下，在具體操作中，閱讀器與后臺操作可采用現(xiàn)場總線方式連接，模仿區(qū)域布網(wǎng)模式，閱讀器與后臺間距離可達2 000 m以上，把閱讀器設(shè)在井下工作車場平臺，經(jīng)過后臺進行各項操作，可解決設(shè)備布置問題。

????? 4)技術(shù)可行性。針對巷道布點，安裝閱讀器，通過閱讀器的自動分組和自動識別，實現(xiàn)人員管理和巷道管理的功能。

2 RFID煤礦井下安全管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

????? RFID礦井管理以井下安全管理為依據(jù)，按照人員安全管理、巷道安全管理和安全物資管理等方面進行分類。

????? 2．1 人員安全管理?

????? 人員安全管理強調(diào)井下作業(yè)過程中人員的安全，通過計算機查詢等功能，了解人員的具體位置分布，可通過圖形突出顯示。發(fā)生事故時，可有效地進行搶險救災(zāi)工作，最大限度地保障人員安全。人員作業(yè)管理是利用RFID的識別功能進行的。系統(tǒng)首先要生成閱讀器和卡片等相關(guān)信息，通過系統(tǒng)軟件對識別后的數(shù)據(jù)進行處理。人員作業(yè)系統(tǒng)按照功能劃分為4個模塊：卡片管理、閱讀器管理、作業(yè)計劃管理和人員出入管理。???? 2．1．1 卡片管理?

????? 帶有編號的卡片貼在安全帽上，下井人員必須攜帶安全帽通過系統(tǒng)檢測，滿足條件后才能進入相關(guān)巷道。根據(jù)煤礦作業(yè)的實際情況，下井人員分為長期職工和臨時人員2類。其中長期職工為基本作業(yè)人員，臨時人員包括參觀、學(xué)習(xí)、檢查人員等，屬非作業(yè)人員，有流動性、變化性大的特點。另外，為了滿足不同人員的下井需求，在卡片分發(fā)上，可分職工卡和臨時卡2類。

????? 1)職工卡。職工卡存儲長期職工的信息，操作員可對職工的相關(guān)信息進行修改或刪除。信息錄入后自動生成編號，并在數(shù)據(jù)庫中進行相應(yīng)的操作處理。在后臺數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)的選擇查詢。

????? 2)臨時卡。根據(jù)臨時人員的特點，臨時卡設(shè)計思路略有不同。系統(tǒng)獨立開辟供臨時人員使用的標簽，存儲信息與長期卡不同。由于臨時卡具有信息更新快、使用時間短等特點，臨時卡可重復(fù)使用，因此系統(tǒng)可以設(shè)置臨時卡的發(fā)放和回收功能。同樣，操作員可對人員的相關(guān)信息進行修改、刪除、查詢和補卡，并在數(shù)據(jù)庫中進行相應(yīng)的更新，實現(xiàn)歷史數(shù)? 據(jù)、實時數(shù)據(jù)的選擇查詢。系統(tǒng)通過綜合查詢，自動生成報表。由于卡片使用量大，存在破損的可能，系統(tǒng)還應(yīng)專門設(shè)置補卡制度，通過更換卡片標簽，不需改變數(shù)據(jù)庫中人員信息即可方便地完成數(shù)據(jù)的更新。

????? 2．1．2 閱讀器管理?

????? 1)巷道閱讀器。安裝在巷道的閱讀器信息中除了填寫巷道相關(guān)信息外，還記錄巷道中采掘面數(shù)目，操作員可對信息進行修改、添加、刪除、查詢及報表的生成等操作。同時，由于巷道編號采用層次碼的編碼規(guī)則，信息錄入后系統(tǒng)自動生成與閱讀器相對應(yīng)的巷道編號，操作者可通過編碼規(guī)則方便地了解到巷道的相關(guān)信息。?

????? 2)采掘面閱讀器。安裝在采掘面的閱讀器信息中填寫與采掘面相關(guān)的信息。由于巷道信息中記錄了采掘面數(shù)目，因此采掘面編號可自動生成，并通過目錄形式在采掘界面中顯示。

????? 2．1．3 作業(yè)計劃管理?

????? 1)功能描述。采掘面信息生成后，即可對其進行計劃安排。通過相關(guān)的公式計算，分別算出各班點所需人員數(shù)目。按工種分類(打眼工、放炮工、采煤工、打密柱工、回柱工、班長、送水飯工、列車員等8個工種)，生成新計劃，同時自動選出符合要求的各工種人員，實現(xiàn)整個項目的時間、人員安排和參數(shù)設(shè)置。?

????? 2)作業(yè)安排。操作人員對要進行計劃的采掘面進行計劃操作。

????? 實現(xiàn)過程：?

????? a．操作者選擇默認參數(shù)設(shè)置或者修改參數(shù)設(shè)置的模式。

????? b．系統(tǒng)通過所設(shè)置的參數(shù)計算新計劃所需的各工種人員的數(shù)目。

????? c．系統(tǒng)搜索數(shù)據(jù)庫[4]表中最新的人員記錄，同時搜索數(shù)據(jù)庫表中在上次計劃和當前計劃已結(jié)束的項目所含人員數(shù)目。

????? d．當計劃生成時，檢查表中上次計劃和本次計劃結(jié)束的項目，在人員數(shù)據(jù)庫中，自動刪除滿足該項目編號的人員，并添加到剩余人員中。

????? e ． 系統(tǒng)自動選擇符合工種要求的人員，直到滿足人數(shù)要求。

????? f．把所選人員添加到計劃表中，同時刪除剩余人員表中該人員的記錄。

????? 2．1．4 人員出入管理?

????? 1)出入記錄。當人員進出時，通過RFID技術(shù)的識別功能，安裝在巷道或采掘面上的閱讀器可讀取卡片信息，并作如下處理：

????? a．檢索人員計劃數(shù)據(jù)庫中計劃人員的安排，當所來人數(shù)在計劃內(nèi)時，則旋轉(zhuǎn)門打開放行；允許進入的人員所對應(yīng)的信息將在人員進出記錄數(shù)據(jù)庫中保存下來，可查詢、打印。

????? b．如果人員不屬于計劃內(nèi)，系統(tǒng)則檢索卡上人員信息數(shù)據(jù)庫中非計劃人員的權(quán)限，滿足權(quán)限要求的人員即可進入，并作記錄。

????? 2)查詢、打印。顯示巷道的所有進出記錄，對進出記錄查詢打印、滯留人員的查詢等。尤其是查詢滯留人員的數(shù)量、位置等詳細信息。

????? 3)巷道圖示查詢。只要單擊煤礦布局圖中巷道的位置，系統(tǒng)就會自動顯示該位置的詳細人員信息，包括出入時間、滯留時間等。

????? 2．2 巷道安全管理

????? 巷道安全管理是針對有特殊要求的巷道進行的，通過設(shè)置巷道權(quán)限，限制特定人員的進出，比如：

????? 根據(jù)礦含量分級，滿足權(quán)限要求的人員才能進入富礦區(qū)域開采。系統(tǒng)使用時，持卡者持合法卡信號通過控制器處理后，人員可合法進入巷道，非法卡無法進入，并在后臺計算機留檔。出門時再次將卡片通過閱讀器，通過信號處理完成對巷道人員的進出管理。

????? 不同級別的人員可以進入的巷道權(quán)限各不相同。通過安裝在巷道出人口處的閱讀器對人員佩戴的電子標簽進行自動識別；根據(jù)數(shù)據(jù)庫中設(shè)置的信息對巷道的旋轉(zhuǎn)門進行相應(yīng)的控制。對于來巷道的人員記錄都自動進行保存，以便查詢和生成報表。

????? 2．3 安全物資管理?

????? 將射頻標簽安裝到需要跟蹤的物資上，通過RFID技術(shù)及時跟蹤物資的流動。

????? 安全物資管理系統(tǒng)用于管理煤礦中的危險物資，如炸藥、甘油、脂等。該系統(tǒng)主要有庫存管理、物料跟蹤2個功能模塊。庫存管理主要管理煤礦中危險物資的出入庫情況；物料跟蹤用于詳細記錄井下物資的使用情況。

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????? 從可靠性考慮，每個人員最好安裝2個RFID卡片，雖然成本會上升一些，但是對于事故的快速處理、減少事故損失還是有必要的。