基于國際上新興的射頻識別技術(shù)，開發(fā)新型煤礦安全管理系統(tǒng)，就可對煤礦入井人員進(jìn)行實時跟蹤監(jiān)測和定位。如果發(fā)生災(zāi)變，還可立即從監(jiān)控計算機(jī)上查詢事故現(xiàn)場的人員位置分布情況、被困人員數(shù)量、遇險人員撤退線路等信息。同時，也可實現(xiàn)對井下設(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，對礦井人員進(jìn)行考勤管理。

1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)即RFII）（Radio Frequency Identification），是一項自動識別技術(shù)，它利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的。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、信號穿透力強(qiáng)、安全保密性能高、數(shù)據(jù)存儲容量大等優(yōu)點。射頻卡不怕油漬、灰塵污染，適于實現(xiàn)自動化且不易損壞，系統(tǒng)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個射頻卡。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)簽和無源標(biāo)簽兩類。無源標(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，無需維護(hù)、使用壽命長等特點。缺點是讀寫器要發(fā)射更大的射頻功率，識別距離相對較近等。然而，目前的集成電路設(shè)計技術(shù)使所需工作電壓進(jìn)一步降低至1v甚至0.42 V，這使無源RFID系統(tǒng)可以達(dá)到20m以上的識別距離。在不同的無線電規(guī)則限制情況下可以滿足大部分實際應(yīng)用系統(tǒng)的需要。

2 射頻識別系統(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)三個部份所組成，其工作原理是，閱讀器發(fā)射特定頻率的無線電波給應(yīng)答器，用以驅(qū)動應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時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。在實際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別物體的表面，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，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)人該磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時利用此能量發(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)到自動識別物體的目的。

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)將射頻訊號轉(zhuǎn)換成DC電源的電源產(chǎn)生電路、電能存儲電路、信號調(diào)制和解調(diào)以及時鐘發(fā)生電路。

（2）數(shù)字控制電路：負(fù)責(zé)對解調(diào)信號譯碼，以及回送數(shù)據(jù)的編碼。
（3）內(nèi)存：存放識別數(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，同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序（圖3）。

（1）射頻信號耦合及收發(fā)模塊：包括射頻收發(fā)天線、信號調(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信號給調(diào)制電路，同時譯碼Tag回送的信號，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）存儲器：存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，一般采用E2PROM。

（4）通信接口：用來和計算機(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，從而實現(xiàn)對物體識別信息的采集、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)傳送實時數(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)庫連接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

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

3 射頻識別技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用

3.1 在煤礦安全監(jiān)測中的應(yīng)用

射頻識別系統(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。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設(shè)備上。系統(tǒng)可以通過讀卡器識別的卡號信息，記錄持卡人或者被監(jiān)測設(shè)備的經(jīng)過地點、時間、活動軌跡等實時信息，監(jiān)督無關(guān)人員和非法人員進(jìn)入坑道或作業(yè)面，還可自動生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。坑道一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)控中心對礦難現(xiàn)場被困人員進(jìn)行搜尋和定位，在第一時間內(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)車在任一時刻的位置就等于在任何時候都能夠動態(tài)的調(diào)整機(jī)車的啟程和到站時間，并且提高機(jī)車對不能預(yù)見情況的反應(yīng)，從而實現(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、儲備、使用等進(jìn)行計劃、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)，實時監(jiān)控企業(yè)的物資運(yùn)輸、倉儲、裝卸、加工、整理、配送、調(diào)度等，進(jìn)行有效資源整合，從而實現(xiàn)企業(yè)物資信息化管理的零等待、零庫存目標(biāo)。

4 結(jié)束語

射頻識別技術(shù)在國內(nèi)外迅猛發(fā)展，RFID芯片價格也不斷下降，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、傳遞、通信方面的優(yōu)勢，對我國煤炭企業(yè)的信息化改造帶來發(fā)展契機(jī)。(end)