礦車定位跟蹤管理系統的設計開發及應用

李華 宋彩娟

（鄭煤集團超化煤礦,河南新密 452385）

礦車定位跟蹤管理系統的設計開發及應用

李華 宋彩娟

（鄭煤集團超化煤礦,河南新密 452385）

本文詳細闡述了一種基于RFID射頻識別技術的煤礦礦車定位系統的結構、原理、系統功能及數據分析流程模型。通過現場的研究實踐，總結概述了該系統建設過程中的設計、安裝方法及注意事項，初步實現了人與人、物與物、人與物之間的互聯互通，對物聯網的應用實踐起到了嘗試和經驗積累的作用。

煤礦；井下；礦車定位；射頻識別技術

1 引言

礦車是煤礦生產主要的運輸工具，超化礦正常流通礦車1 000輛左右，分布在井上、井下各個地方。長期以來,礦車分布地點、滯留時間、分布數量及周轉率,一直是較難查清的問題。一般需要通過定期派專人去井下各個工作面及停車場清點礦車來了解礦車的詳細情況，以便合理調度使用，故管理難度較大，容易遺漏，存在空載礦車滯留時間過長、閑置礦車太多、調度指揮不便等問題，嚴重時直接導致生產工序脫節。

為克服以上難題，我礦工程技術人員自主設計開發了煤礦井下礦車定位跟蹤管理系統（簡稱礦車定位系統），用于監測井下礦車位置，具有攜卡礦車出/入井時刻、重點區域出/入時刻、限制區域出/入時刻、滯留時間、井下和重點區域停放數量、井下礦車行走路線等監測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等功能，初步實現了人與人、物與物、人與物之間的互聯互通，初步對物聯網展開創新性應用實踐。

2 系統構建原理

礦車定位系統基于RFID射頻識別技術，選用KJ211A-F型位置監測分站，用于識別煤礦井下KJ211A-K型無線識別卡。系統由工控機、傳輸接口、位置監測分站、識別卡、電源箱、電纜、接線盒、避雷器、礦車、封裝件、交換機和其他必要設備組成。結構如圖1所示。

圖1 礦車定位系統原理圖

系統在井下各主要行人巷道、分支巷道、車場等監測地點安裝KJ211A-F位置監測分站，礦車上安裝識別卡（具有唯一編號）。裝有識別卡的車到達監測地點，分站自動檢測識別卡，并把數據傳給地面主機，計算機軟件能夠準確確定該礦車所在的區域，以及該區域的車輛信息。且射頻卡可不更換電池連續工作2年以上，位置監測分站檢測距離在1～80m內可調。

2.1 系統通信結構的構架組成

2.1.1 RS485總線結構。系統建設之初，處于試驗階段，故只采用了RS485總線結構，在保證30ms巡檢周期的前提下，只安裝了30臺KJ211A-F型位置監測分站。系統由主機、傳輸接口、分站、識別卡、電源箱、電纜、接線盒、避雷器、礦車、封裝件和其他必要設備組成。

2.1.2 環網+RS485總線結構。系統運行穩定后，準備增加70臺分站，擴大信號覆蓋范圍，從而做到井上、井下主要車場及分支巷道都能夠讀取到礦車信息。同時考慮到在原RS485總線上增加70臺分站會大大延長系統巡檢周期，以及增加接口箱負擔，造成信息傳輸遲緩等因素，故采取“環網+RS485”總線結構，從而最大限度的保證系統的巡檢周期及穩定運行。系統主要由環網交換機、RS485轉RJ45接口模塊、核心交換機、RS485通信接口、主機、分站、識別卡、電源箱及其他必要設備組成。

2.2 監控中心站采用UPS供電系統

系統工控機、接口箱、交換機等核心設備采用UPS不間斷電源供電，保障了系統的穩定可靠，24小時不間斷跟蹤監測，同時市電采用雙回路自動切換裝置供電，最大限度的保障了中心站的穩定運行。

2.3 RFID射頻識別技術

采用RFID射頻識別技術能實現準確地對多目標和運動目標進行識別，具有抗惡劣環境、高準確性、安全性、靈活性和可擴展性等優點。

2.4 SOL Sever數據庫

采用SOL Sever數據庫用于信息儲存、查詢、操作等處理，大大提高了礦車信息管理的科學性、合理性，進一步提高了礦車管理的效率，減少了管理者的勞動強度，為我礦礦車調度管理提供了科學的統計數據。

3 系統功能

3.1 位置監測功能

（1）系統具有攜卡礦車出/入井時刻、出/入重點區域時刻、出/入限制區域時刻等監測功能；（2）系統具有識別攜卡礦車出/入巷道分支方向等功能；（3）系統能識別多個同時進入識別區域的識別卡。

3.2 管理功能

（1）系統具有攜卡礦車入井總數、出/入重點區域總數、出/入井時刻、下井工作時間等顯示、打印、查詢等功能，并具有超時礦車總數及報警、顯示、打印、查詢等功能；（2）系統具有攜卡礦車下井活動路線顯示、打印、查詢、異常報警等功能；（3）系統具有攜卡礦車卡號、編號、工種/類別、主要存放地點、行走線路、每月下井次數、下井時間、每天下井情況等顯示、打印、查詢等功能；（4）系統具有按部門、地域、時間、分站、礦車等分類查詢、顯示、打印等功能。

4 相關設備技術參數及原理

4.1 KJ211A-F型位置監測分站

一種射頻電子標簽的識別設備，采用本安電路設計，特點是可在較大范圍內能同時識別不小于80張卡，具有識別距離遠、識別率高（漏讀率低于萬分之一）、穩定可靠等優點。主要用于接收識別卡發出的含有標簽ID號的2.4GHz的無線載波信號，將接收的信號數據進行識別后通過KJ211-J型數據傳輸接口上傳到監控中心主機。

技術特征：（1）額定工作電壓：DC12V工作電流≤200mA。（2）存儲容量：不小于400條信息。（3）存儲時間：主通信斷開后，可存2小時。（4）系統最大巡檢周期不大于30ms。

4.2 安裝及使用

圖2 撥碼開關示意圖

分站出廠時已經配有MHYVRP1*4*7/0.30型通信電纜3米，由于此類通信線直徑小，所以每個分站都必須用接線盒，接線盒內接線方法是：藍黃——藍綠（通信）、紅白——紅白（電源）。撥碼說明：如圖2所示面對撥碼開關，“1”為波特率調節，撥碼撥到“ON”位置波特率為2400，撥到圖中所示位置，波特率為1200。“2”～“8”號為地址位，是用二進制表示的，“8”為低位。“2”～“8”號撥碼開關撥到"ON"位置分別對應的10進制數是64,32,16,8,4,2,1否則均為0。如十進制的87=64+16+0+4+2+1，則撥碼“2”、“4”、“6”、“7”、“8”分別撥到“ON”位置。

4.3 KDW0.2/127礦用隔爆本質安全型電源箱

電源箱共兩路輸出電壓12V/18V，可保證斷電后2臺分站2小時供電，200m內分站用12V，超過200m用18V供電。注意分站線路檢修時，插上電源箱內的一個電池插口。

5 結束語

礦車定位跟蹤管理系統可使管理人員方便地了解井下各生產區域礦車數輛及出入井信息，準確掌握全礦井礦車分布及礦車周轉率情況，從而科學調度、合理使用，減少經濟投入，節約成本，同時也有效提高了機電運輸管理水平和生產效率，取消了專人定期清查工作，節約了人力資源，很好地完善了煤礦礦車調度使用管理機制。

TD672

A

1003-5168(2014)04-0123-02