煤矿RFID应用

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1、精品 可编辑 井下安全监控管理信息系统 随着煤矿企业在国民经济中重要作用的不断提升，提高煤矿企业的管理水 平，保证企业的安全生产越来越受到相关重视。 利用先进的科技管理手段， 开发 井下安全监控管理信息系统对于实现井下安全的自动化保障， 及时、准确地掌握 井下作业人员的位置、 数量和分布情况， 掌握井下安全设备的运行状况， 实现矿 工工作的科学管理，对于提高安全保障、加强安全监督、处理应急事件，提高生 产效率将起到极为关键的作用。 本项目拟采用 RFID 和传感监测技术实现井下安全的自动化保障， 井下人员 位置的实时跟踪，安全设备的巡检以及人员考勤。 系统总体结构示意图如下所示： 在井下巷道中

2、的若干固定点部署 RFID 阅读器，无线接入点和瓦斯浓度传感器， 这些 RFID 阅读器和无线接入点通过井下以太网和地面交换机与地面设备相连， 而瓦斯浓度传感器通过 CAN 总线将数据上传到地面。井下的实时信息存储在地 面的数据库服务器中， 地面监控人员通过监控客户端软件可以实时的监控井下的 情况，监控人员不在本地时，也可以通过 web 服务器浏览实时的监控信息。精品 可编辑 系统功能模块 井下安全监控管理信息系统，实现瓦斯浓度监控、温度和压力监控、井下人 员定位、安全设备巡检、矿工上岗考勤，如下图所示 瓦斯浓度监控数据库 服务器 Internet 监控人员 WE 服务器 交换机 地上 地下

3、矿 排水 无线- 接入点 度 通风设 RFID 阅读器 瓦斯浓 传感器 接入点 RFID 阅读器 矿工 温度压力 传感器 井下巷二检员魚 井卜以太网与CAN总线 精品 可编辑 为了实现井下瓦斯浓度的实时监控， 在井下若干个关键地点需要部署瓦斯浓 度传感器来监测井下甲烷， 一氧化碳等可燃有毒气体的浓度。 为了实现监测数据 的实时上传，需要在井下部署 CAN ( Controller Area Network )总线，瓦斯浓 度传感器通过特定的转换接口模块可以与 CAN 总线相连，将实时的瓦斯浓度数 据上传给地面监控人员。 地面监控客户端可以定时的刷新屏幕， 实时的跟踪当前井下各个位置的瓦斯 浓度

4、。地面监控人员可以通过客户端对相关参数进行设置， 包括报警的浓度阈值， 加大通风设备功率的浓度阈值等(例如可以将报警的瓦斯浓度阈值设为 0.8% ， 而加大通风设备功率的浓度阈值设为 0.3% )。为了实现安全保证的自动化， 可以 为井下通风设备设置弱电控制开关，并与 CAN 总线相连。当瓦斯浓度传感器将 瓦斯浓度数据上传给监控客户端时，客户端会将该浓度数据同设置的阈值相比 较。当浓度数据大于 0.3% 时，客户端会自动将加大通风设备功率的弱电信号通 过 CAN 总线发送给某些通风设备，这些通风设备接收到信号后，通过弱电控制 开关加大通风设备的功率， 使通风速度加快， 使瓦斯浓度降低到安全的浓

5、度； 当 浓度数据大于 0.8% 时，客户端会发出报警信息，包括在监控界面上显示红色警 戒信号，切断电源，停止生产，并通过声音报警使井下人员迅速撤离。 为了实现瓦斯浓度数据以及弱点控制信号的传输，我们采用 CAN 总线而不 采用 RS485 总线是由井下作业的特殊环境以及 CAN 总线自身的特点决定的。 CAN 总线是国际标准的工业级现场总线，传输可靠，实时性高；在无中继情况 下传输距离远可达 10Km ，传输速率最高可达 1Mbps ；单条总线最多可接 110 个传感器，并可方便的扩充节点的扩充； CAN 总线系统结构简单，性价比极高。 温度和压力监控 为了实现井下矿工工作环境的实时监控，

6、我们在井下若干个关键位置部署温 度和压力一体化传感器， 来监控井下的环境温度和压力。 同瓦斯浓度监测相类似， 温度压力一精品 可编辑 体化传感器也要同 CAN 总线相连，实现将温度和压力数据的实时上 传。通过客户端地面监控人员对相关参数进行设置， 包括温度和压力上限的阈值。 当到达温度和压力上限的阈值时，系统可以通过 CAN 总线发出控制信号，加大 通风设备功率，将温度和压力降低到合理的范围。 井下人员定位： 煤矿企业为每一个矿工发放一个 RFID 工卡，该 RFID 工卡上只有一个 RFID 编码，与该编码对应的矿工信息事先记录在数据库服务器中。 矿工在下井工作时 携带该工卡，当矿工到达井下

7、巷道时，距离该矿工最近的 RFID 阅读器就会读取 到该矿工携带的工卡， 并将该工卡中的 RFID 编码信息通过井下以太网上传到地 面上的数据库服务器中。当矿工在井下的移动时，就会离开当前 RFID 阅读器的 读取范围，并进入另外一个 RFID 阅读器的读取范围， RFID 阅读器同样会将读 取到的工卡编码上传给地面， 并触发系统的数据库更新操作， 更新矿工在井下的 实时位置信息。 当地面监控人员需要查看井下矿工的位置信息时， 就可以通过客户端软件来 读取数据库服务器中的矿工位置信息， 并显示在屏幕上， 通过定期的刷新来实时 的监控矿工位置。 安全设备的巡检： 为了保证井下的安全作业，对井下安

8、全设备运行情况的了解是极其重要的。 当前各煤矿企业主要是通过专门的安检人员定期对安全设备进行检查来做到。 这 种方式存在着设备漏检的情况 采用 RFID 技术以后，为每一个井下安全设备配置一个 RFID 电子标签，标 签编码唯一标识了该安全设备。 与标签编码对应的井下所有安全设备的相关信息 记录在数据库服务器中。 当安检人员需要对安全设备进行检查时， 携带手持 RFID 阅读器进入井下巷道，当到达某个安全设备附近时，手持 RFID 阅读器就可以读 取到设备上的 RFID 电子精品 可编辑 标签，安检人员检查设备状况后，通过手持阅读器上的 交互功能记录下该设备的当前状况， 这些信息通过井下的无线

9、接入点上传给地面 的数据库服务器。 此外，安检人员通过手持阅读器连接无线接入点从数据库服务 器中检索到当前井下所有的安全设备， 并功过屏幕上的提示发现当前还有哪些设 备没有检测到，并提示它们所在的位置。 地面管理人员通过客户端可以检索出井下安全设备的相关信息， 包括生产日 期，安装日期，检修记录，当前状态等，通过这些信息及时了解井下安全设备的 状况，对于安全设备进行及时的更新或维修。 矿工上岗考勤： 为了实现矿工的上岗考勤， 可以在矿井的入口和出口分别设置 RFID 阅读器。 当矿工上岗时，入口处的 RFID 阅读器可以读取到该矿工的 RFID 工卡，工卡编 码结合上岗时间一并记录到数据库服务

10、器中；当矿工离岗时，出口处的 RFID 阅 读器按照同样的方式将矿工的离岗时间记录到数据库服务器中。 通过记录矿工的 上岗和离岗时间， 可以方便的实现矿工的上岗考勤工作。 安检人员对井下设备进 行安检时， 与矿工的考勤统计类似， 这样也可以有效防止安检人员的脱岗， 保证 井下的安全生产。 系统硬件配置 RFID 标签选择： 选用理由：超远距离读写，保证安全，区域定位，全球唯一标识符合 EPC 标准 识读距离：可达70米（使用CF）：可达20米 使用频率：868-925MHZ 工作方式：以一定的时间间隔传输预定程序的数据串 精品 可编辑 循环速率（ping率）：0.5 60秒，每0.5秒可调 电

11、源：锂电池，寿命8年（5秒间隔发射） 最大发射功率：小于1mW 写数据：1次性写入 内存容量：9bytes用户可自定义 识别码： 32 bit固定ID 工作温度：-30 C 至V +70 C （-22 T 至+158 T） 防 震：50G, 3次DIN IEC 68-2-27 从1米（3英尺）多次坠落到混凝土地 面 防 振：3G, 20度正弦波周期,5赫兹到150赫兹 固定式RFID阅读器选择 符合ISO 18000-6-C UHF RFID 标准，支持所有 Gen2 命令：包括写入、锁死和杀死 读写距离 6 8米（基于不同标签） 天线：4个TNC双向天线端口，为每个端口分别配置独立的天线 R

12、FID频率范围：800MHz或900MHz波段 接口： 10/100 BASE T 以太网 （RJ-45连接器） RS-232 (DB9 连接器) 标签空中接口： EPC Class1 Gen2 网络计算机协议： MACH 1 API 最大读取速率： 1000tag/ 秒 最小标签速度： 660ft/ 分钟 精品 可编辑 环境： 工作温度：-20 C to 55 C (-4 T to 131 T) 存放温度：-40 C to 85 C (-40 T to 185 T ) 湿度：相对湿度10 % to 95 % 工业等级： IP-53 手持式 RFID 阅读器选择 操作系统： Microsoft

13、 Windows ce( 中文 ) 中央处理器： Intel Bulverde 内存： 128MB RAM 或 128MB ROM (Max256MB) 显示器： 3.5QVGA 带有背光灯 .TFT-LCD,256K 色泽 ,240W*320L 尺寸的显 示屏 RFID 标准： 13.56/900MH EPC Gen2, ISO 18000 - 6B Built-in 频 率： 920.5-924.5MHZ 调制方式： DSB ASK 标签读写角度： 360 ( 全)向 通讯： GSM/GPRS 语音通讯和数据通讯 , 并且有 EGSN900,GSM1800, GSM1900 三个频段；无线

14、局域网 ： IEEE 802,11b/gGPS Sirf3, 内置 输入/输出:RS-232和,USB1.1 标准接口电池：3.7V锂电池,4400mAh（可反复使用） 耐用性： 1.5 米高度的水泥地面跌落测试，可承受三个方向，六面，跌落三 次冲击 音频 扬声器，麦克风，耳机连接器 连续工作时间： 8 小时 精品 可编辑 工作温度-20 C 到50 C： 工业防护标准 IP65 防水防尘 储存温度-30 C到60 C： 湿 度 5-95% 支持接口协议 TCP/IP 瓦斯浓度传感器选择 环境浓度：04%、010%CH4 ,多种组合灵活选择，适合在不大于 15%CH4 的环境下使用 采用了进口

15、高精度仪表专用放大电路和高集程度数字化电路， 使电路结构简 单，性能可靠 采用了新型催化元件，使仪表性能更加稳定，量程拓宽，线性度增强，调校 周期延长 使用新型开关电源模块，降低了整机功耗，增加了传输距离 主要部件采用了模块化设计，使性能更加稳定，维修更加简单方便 无冲击电流，保证了远距离多台正常启动和工作 15mA 、 420mA 、 2001000Hz 多种信号输出制式，可配接多种系统 温度压力一体化传感器选择 量程：0150（MPa）、-20 150 C 综合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS 输出信号：压力输出：420mA（二线制）、05V、15V、010V（三线 制） 温度输出：电阻 供电电压： 24DCV（9 36DCV） 精品 可编辑 介质温度：-2085150 C 环境温度：常温（-2085 C） 负载电阻：电流输出型：最大800 Q;电压输出型：大于50K Q 绝缘电阻：大于2000M Q （100VDC 密封等级： IP65 长期稳定性能：0.1%FS/年 振动影响： 在机械振动频率 20Hz1000Hz 内，输出变化小于 0.1%FS 电气接口（信号接口 ）： 四芯航空接插件 机械连接（螺纹接口 M16 X 1.5、M20 X 1.5、M22 X等,5其它螺纹可依 据客户要求设计。