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1、1射频技术在保护煤矿职工安全中的应用曹中明（山西晋煤集团临汾晋牛煤矿投资有限责任公司 邮编 041000）摘要：在现代化矿井中，工作面的溜子及转载机是常用的设备，也是主要的设备，每年溜子伤人事故不在少数，主要有这三方面的原因：一是溜子机械检修和电器检修同时进行，电器检修人员没有断开溜子电机的电缆，在试验电器设备时一时疏忽，忘记机械人员也在检修，一旦启动溜子或转载机就可能造成人员伤亡；二是进行电器检修的人员不知道有人在对溜子或转载机进行机械检修，在试溜子的控制设备或开关时也会造成人员伤亡；三是由于防护设施不到位，人员掉进运行中的溜子或转载机，而溜子又不能及时停止运转，就可能对人员造成伤害。为了有
2、效避免这些伤害，需研究一种控制装置有效地预防这些事故的发生。关键词：溜子、转载机、红外线、射频技术、方向性、控制系统、磁场、人体识别智能监控系统引言：这种装置通常有三种方式，一是通过机械装置，即进入溜子的人员通过拉闭锁开关进行闭锁；二是通过用一种控制设备发射红外线来扫描如有人进入设备内，则停止运行中的设备或不允许设备启动。但这两种方式有不同程度的缺陷；三是利用人体识别智能监控系统来监控是否有进入溜子或转载机机道内。一、 当采用机械装置进行闭锁时，存在如下问题：1、 位置问题，这种闭锁装置设置在什么位置，并且如果人员不2在闭锁装置安装位置时碰不到或接触不到机械闭锁装置，就无法停止设备运行。2、
3、如果人员意外掉入运行中的溜子或转载机内，由于设备在运行，一下子就可能把人员碰倒或刮倒；另一方面，当人处于慌乱中很难快速碰到或接触到机械闭锁装置，所以也难使设备马上停止运行。3、 如果人员忘记恢复机械闭锁，则又会造成设备无法正常运行。所以这种方法很难保证人员的安全，又不便设备安全运行，故不可取。二、 当采用红外线装置进行闭锁时，存在如下问题：1、 采用红外线装置就像办公楼或宾馆的红外线扫描开关一样，人员只有挡住红外线，使红外线接收装置收不到红外时，红外线接收才装置可以发出停止设备运行的信号，但这种方法有一个致命的缺陷，就是红外线没有穿透性，因此不能对工作人员进行有效地识别。如果利用红外线扫描运动
4、物体的方式去控制运转的设备，不但存在上述缺点，并且还存在当红外线扫描到任何一个运动的物体，都可能设备停止运转，所以会有很大的不准确性，造成误动作，所以此种方法也不足取。2、 如果采用红外线测温技术，同样因为红外线没有穿透性，如果在人员前面有物体就会检测不到人员，给操作人员一种假象，误以为没有人员，所以这种方法也不足取。三、 当采用人体识别智能监控系统时，存在如下问题：3目前该系统尚处于研发阶段，技术还不成熟，是视频头利用可见光对前方所有物体成像，然后再利用软件进行分析、处理，得出是否有人在可视范围之内，但是当人与视频头之间存在物体时，则会出现监测不到人员，并且这种方案投资较大，所以也不足取。通
5、过上述分析，无论采用机械式还是采用红外线方式还是人体识别智能监控系统，目前都无法有效地解决这个问题。那么是否有更合适的办法解决这一难题呢？现在井下安装了人员定位系统，是否可以利用人员定位系统的技术开发一种控制装置来及时闭锁工作面溜子或转载机呢？人员定位系统有识别卡、读卡器，分站等设备，识别卡与读卡器很方便，那么我们是否可以把识别卡及读卡器改进成一种控制装置，和综采工作面的电控设备联合起来控制工作面溜子和转载机呢？首先让我们来了解一下人员定位系统中识别卡和读卡器的工作原理，人员定位系统的识别卡和读卡器之间是靠无线通讯来确定人员信息的，也就是说是利用了无线射频技术进行通讯的。什么是无线射频技术呢？
6、无线射频技术的全称是 Radio Frequency Identification，简称 RFID，是一种非接触的自动识别技术，其原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID 系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成；阅读器是读取（有时还可以写入）标签信息的设备。4复杂的 RFID 系统还包括天线和应用软件。但是现有人员定位系统的识别卡和读卡肯定不能直接使用，还必需做如下的改进：1、 读卡器必需与工作面控制设备有联系，也就是读卡器必需给工作面的控制系统一个控制信号，该控
7、制信号可以 420mmA 电流（电压）信号或接点信号，最好是接点信号，正常时读卡器发出一个带有方向性的常闭信号，当工作人员正常进入或非正常进入溜子或转载机机道时读卡器输出的方向性接点信号变为常开，当工作面控制系统接收到此方向性的信号时马上闭锁相应的设备，使设备停止运行。为什么必需是方向性的接点信号呢？当无方向性时，如果信号线意外短路就会屏蔽该信号，使闭锁装置失去作用，这样会给工作人员留下不安全因素。2、 由于读卡器与识别卡之间是通过磁场通信的，而它们之间的磁场是无方向性的，可以绕过障碍物（金属除外） 。但这一特性会出现只要在运行中的设备周围存在识别卡，设备就会停止或不能启动，在实际应用中不能因
8、为工作面溜子或转载机周围有人，工作面的溜子或转载机就不能启动或停止运转，这不符合实际使用要求。要解决这一问题，办法就是通过调节两个部件的发射功率达到控制读卡器与识别卡的之间磁场大小，使这两者之间的磁场恰好覆盖住在溜子或转载机机道内的工作人员或入口。3、 把所有入井人员（或设备所在单位的人员及有关人员）识别卡的信息一次性录入读卡器内，这样无论是正常进入机道内或非正常进入机道内，读卡都会闭锁工作面溜子或转载机，使设备不能启5动。4、 工作面控制系统在接收到此类闭锁信号时，拥有最高级别的执行权，并在显示器上重点显示，以提醒控制系统的操作者注意。5、 由于读卡器功耗很低，只要在其内部安装一块电池，就可
9、省去外接电源，只需在读卡器上接一根闭锁线与工作面的控制系统相连，当读卡器在磁场范围内发现有识别卡时，就触发内部的二极管使其截止，而工作面的控制系统检测到读卡器内相应二极管截止时就禁止相应的设备启动或停止相应的设备。6、 根据现场需要，在不同的地点安装一个读卡器，就代表不同的设备，例如在溜子机道内安装读卡器，并把读卡器输出信号接到溜子的控制回路内，就可控制溜子停止。如需在不同的地点安装读卡器，只需把读卡器的输出信号接到相应设备的控制回路内就可控制不同的设备，以保证人员安全。使用该方法有很多优点：1、 射频技术很成熟，只不过是在不同方面的应用，很容易实现。2、 现在井下所有人员都配带有人员识别卡，
10、可以节省投资，和人员定位系统结合，可以知道了解哪些人员进入设备内。3、 由于利用的是空间磁场，所以不会存在被遮挡的问题，这可有效地避免失误的现象。4、 安装方便，在其他涉及人员安全的地方均可安装，如在井下煤仓、水仓等危险地方的入口处各安装一个读卡器，并将闭锁信号送到控制设备，就可有效地保障工作人员的安全。6结论：从上述分析可知，射频技术可有效地保障采煤工作面溜子、转载机机道内及其他危险场所内工作人员的安全。参考资料：人员定位系统技术射频识别技术与应用赵军辉著 ISBN：9787111240143无线射频识别技术理论与应用射频识别技术 （德）Klaus Finkenzeller 著作者简介与联系方式本人 1995 年 7 月毕业于山西矿业学院电系机电专业，同年在山西晋煤集团成庄矿参加工作，先后从事洗煤厂、综掘电工工作，2004 年到机电室从事采面电器设计，2010 年到山西晋煤集团临汾晋牛煤矿投资有限责任公司从事机电管理。联系电话：13152761124。
