基于國(guó)際上新興的射頻識(shí)別技術(shù)，開發(fā)新型煤礦安全管理系統(tǒng)，就可對(duì)煤礦入井人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位。如果發(fā)生災(zāi)變，還可立即從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置分布情況、被困人員數(shù)量、遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息。同時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，利用系統(tǒng)的日常考勤管理功能，對(duì)礦井人員進(jìn)行考勤管理。

1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)即RFII）（Radio Frequency Identification），是一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。RFID標(biāo)簽與傳統(tǒng)的條形碼、磁卡、IC卡相比，具有可擦寫、非接觸、信號(hào)穿透力強(qiáng)、安全保密性能高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大等優(yōu)點(diǎn)。射頻卡不怕油漬、灰塵污染，適于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且不易損壞，系統(tǒng)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡。短距離的射頻卡可以替代條碼。

電子標(biāo)簽按照供電方式可分為有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽兩類。無(wú)源標(biāo)簽需從讀寫器發(fā)出的射頻波束中獲取能量，經(jīng)過整流、存儲(chǔ)后提供電子標(biāo)簽所需的工作電壓。與有源標(biāo)簽相比，它具有成本低，無(wú)需維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是讀寫器要發(fā)射更大的射頻功率，識(shí)別距離相對(duì)較近等。然而，目前的集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)使所需工作電壓進(jìn)一步降低至1v甚至0.42 V，這使無(wú)源RFID系統(tǒng)可以達(dá)到20m以上的識(shí)別距離。在不同的無(wú)線電規(guī)則限制情況下可以滿足大部分實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的需要。

2 射頻識(shí)別系統(tǒng)組成及其工作原理

RFID系統(tǒng)（圖1）由閱讀器（Reader）與電子標(biāo)簽（TAG）也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是，閱讀器發(fā)射特定頻率的無(wú)線電波給應(yīng)答器，用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)人該磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)利用此能量發(fā)送出自身編碼等信息，讀寫器讀取信息并解碼后傳送至主機(jī)并進(jìn)行相關(guān)處理，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。

2.1 應(yīng)答器組成及其工作原理

應(yīng)答器也可稱為電子標(biāo)簽（TAG），是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無(wú)源單元（。

（1）模擬射頻接口模塊：包括射頻收發(fā)天線、負(fù)責(zé)將射頻訊號(hào)轉(zhuǎn)換成DC電源的電源產(chǎn)生電路、電能存儲(chǔ)電路、信號(hào)調(diào)制和解調(diào)以及時(shí)鐘發(fā)生電路。

（2）數(shù)字控制電路：負(fù)責(zé)對(duì)解調(diào)信號(hào)譯碼，以及回送數(shù)據(jù)的編碼。
（3）內(nèi)存：存放識(shí)別數(shù)據(jù)。

2.2 閱讀器組成及其工作原理

閱讀器根據(jù)使用不同可以是讀或讀／寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序（圖3）。

（1）射頻信號(hào)耦合及收發(fā)模塊：包括射頻收發(fā)天線、信號(hào)調(diào)制、解調(diào)、射頻載波產(chǎn)生等電路。

（2）微處理器：產(chǎn)生要送給Tag信號(hào)給調(diào)制電路，同時(shí)譯碼Tag回送的信號(hào)，并把所得的數(shù)據(jù)回傳給應(yīng)用程序，若是加密的系統(tǒng)還必需進(jìn)行加解密操作。

（3）存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，一般采用E2PROM。

（4）通信接口：用來(lái)和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，通常采用Rs232或RS485方式。

煤礦系統(tǒng)應(yīng)用中，主控計(jì)算機(jī)一般設(shè)置在井上，可進(jìn)一步通過與Ethemet或局域網(wǎng)的通信，與井上大型管理系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

2.3 應(yīng)用軟件系統(tǒng)

（1）閱讀器的硬件驅(qū)動(dòng)程序：收發(fā)應(yīng)答器信息、控制閱讀器操作及向主控機(jī)或大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（2）控制應(yīng)用程序：運(yùn)行于主控機(jī)上或大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器上。控制卡片閱讀機(jī)的運(yùn)作，接收讀卡所回傳的數(shù)據(jù)，與相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)：儲(chǔ)存所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，供控制程序使用。

3 射頻識(shí)別技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

3.1 在煤礦安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

射頻識(shí)別系統(tǒng)可以作為煤礦安全管理的子系統(tǒng)，用于井下人員及設(shè)備安全監(jiān)測(cè)。在坑道、作業(yè)面的交又道口安裝讀卡器，入井人員按照要求佩戴安裝應(yīng)答器的腰帶，或安裝應(yīng)答器的安全帽。應(yīng)答器也可以安裝在符合條件的井下移動(dòng)設(shè)備上。系統(tǒng)可以通過讀卡器識(shí)別的卡號(hào)信息，記錄持卡人或者被監(jiān)測(cè)設(shè)備的經(jīng)過地點(diǎn)、時(shí)間、活動(dòng)軌跡等實(shí)時(shí)信息，監(jiān)督無(wú)關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道或作業(yè)面，還可自動(dòng)生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計(jì)與管理等方面的報(bào)表資料，提高管理效益。坑道一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心對(duì)礦難現(xiàn)場(chǎng)被困人員進(jìn)行搜尋和定位，在第一時(shí)間內(nèi)可以知道被困人員的基本情況，便于開展救護(hù)工作。

3.2 在煤礦機(jī)車調(diào)度中的應(yīng)用

目前RFID技術(shù)運(yùn)用于機(jī)車定位跟蹤系統(tǒng)的技術(shù)已比較成熟，采用可讀寫標(biāo)簽時(shí)可將有關(guān)信息下載至標(biāo)簽的空閑內(nèi)存中。目前準(zhǔn)確的了解每輛機(jī)車在任一時(shí)刻的位置就等于在任何時(shí)候都能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整機(jī)車的啟程和到站時(shí)間，并且提高機(jī)車對(duì)不能預(yù)見情況的反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)車智能集中調(diào)度。

3.3 在煤炭企業(yè)物資供應(yīng)管理中的應(yīng)用

煤炭企業(yè)的物資供應(yīng)管理，是對(duì)煤炭企業(yè)原煤生產(chǎn)和產(chǎn)品運(yùn)輸過程中所需各種物資的采購(gòu)、儲(chǔ)備、使用等進(jìn)行計(jì)劃、組織和控制。通過在物資上安裝電子標(biāo)簽，可以方便、快捷地跟蹤物資信息，建立物資供應(yīng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)的物資運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、加工、整理、配送、調(diào)度等，進(jìn)行有效資源整合，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)物資信息化管理的零等待、零庫(kù)存目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)內(nèi)外迅猛發(fā)展，RFID芯片價(jià)格也不斷下降，各種RFID產(chǎn)品日趨成熟，在軍事、零售業(yè)、汽車制造業(yè)、交通以及政府管理中得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó)煤炭行業(yè)的應(yīng)用才剛剛起步。RFID技術(shù)以其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳遞、通信方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)我國(guó)煤炭企業(yè)的信息化改造帶來(lái)發(fā)展契機(jī)。(end)