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基于RFI D技术的井下人员实时管理系统
2019-04-19  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   人气:0   

设计、安装。
(4)通信网络系统。包括数据库服务器和其他信息系统。数据库服务器负责处理读写器传送过来的信息,并进行信息处理。将重要信息存储在数据库中。其他信息系统根据需要向读写器发送指令,对标签进行相应操作。
2可行性分析
(1)频率的选择。井下无线频带资源丰富,没有频带利用的限制,Tag和Reade:的可供选择的资源丰富。但是矿井巷道内情况十分复杂,巷道中有钢轨、支架、风门、照明线和动力电缆等,巷道壁凹凸不平,巷道纵横交错、拐弯抹角。对平直隧道中,频率越高,越有利电磁波的传输,在弯曲隧道中,频率越高,越不利电磁波的传输。因此对于巷道中的无线通信,最佳频率在550 ~ 950 MHz,对于不同的传输距离,不同的巷道情况,最佳工作频率是不一样的。在生产实践中,要根据实际情况确定最佳工作频率。
RFID从频率上可分为低频(125 KHz)、高频(13.56 MHz)、超高频(868-954 MHz,北美915MHz)以及微波(2 .45 GHz) 4种频率。
低频标签比超高频标签便宜,节省能量,穿透废金属物体力强,工作频率不受无线电频率管制约束,最适合用于含水成分较高的物体,但是识别距离小于1 m,虽然具有良好的个体定位功能,如果要做到整个矿井的良好定位,就需要在井下布置大量的基站,投资很大,同时标签的防冲撞功能不好。
高频标签属于中短距识别。2 .45 GHz微波,识别开阔场所达200 m,井下为100 m左右。但是距离太大就会失去定位的功能了,同时标签的防冲撞功能不好。
所以本系统采用915 MHz的频段上RFI D技术,井下人员跟踪定位基站有效接收范围10 m,允许被测目标最大移动速度6 m/s,能够很好的实现定位;同时识别目标个数20个,防冲撞功能好;通讯方式采用 RS485,传输波特率为2 400 bps,能够实现矿井监控的目标。
对于双频系统,由于价格较高,考虑到成本问题,本系统没有采用。
(2)安全性分析。煤矿井下具有甲烷等可燃性气体和煤尘,无线通信设备必须是防爆型电气设备,并宜采用安全性能好、体积小、质量轻、成本低的本质安全型防爆措施,矿井的辐射电磁场环境应按2级中等电磁辐射环境考虑。并且矿井的瓦斯浓度在不同的位置和不同的时间会发生的变化。
RFI D采用射频识别技术,理论上不会对井下作业产生危险。在系统中Tag采用无缘芯片,Reader设计和封装时采取本质安全型防爆措施。
(3)设置可行性分析。矿井一般深度都在地下500 m以下。煤矿开采是不断进行的,如果采用的网络结构不能方便的增加节点,会给系统的使用带来不便。因此Reade:与后台操作可采用现场总线方式连接,同时信息可利用现有的监控系统的线路进行传输。总线型网络结构,只需增加一段电缆和一个Reade:就可以增加一个节点,这使系统可以随着煤矿的开采不断的扩充。
(4)操作可行性分析。RFI D的Tag携带方便、操作简单,Reade:可在10 m以内的距离实现对卡片的自动识别,符合井下作业设备力求简单、方便的要求。
3系统介绍
3 .1系统总体设计思路
井下人员实时管理系统是利用现有煤矿监控系统作为主传输平台,开发相应的井下人员跟踪定位分站、射频识别卡等设备与系统挂接。
系统主要用于井下人员和机车定位跟踪,由安装在安全帽上的Tag、矿井专用处理传输基站(包括天线和目标识别器)、数据传输接口、地面中心站软件组成。当人员经过井下巷道安装的发射天线工作区时,基站获取人员携带的标签信息,系统自动采集该人员经过的时间、地点信息,并传送到地面的管理数据库。地面中心站接收来自井下专用处理传输分站上的编码信号,实现对井下人员和机车跟踪定位信息的采集、分析处理、实时显示、历史数据存储报表、查询打印等功能。使管理人员能及时准确的查询各种信息,方便作业人员和设备的调度和管理提高和优化煤矿的整体管理水平。
3 .2系统设计方案
系统包括硬件系统和软件系统。软件系统包括应用软件和嵌入式软件两部分组成,用于完成信息采集、识别、加工及其传输,由这两部分软件

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