基于RFID和Wi-Fi技術的礦井機車管理系統

1 煤礦機車管理系統原理

1.1 RFID技術

RFlD無線射頻識別是一種非接觸式的自動識別射頻技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預。RND系統主要南閱讀器、天線和標簽組成。其中閱讀器主要讀取電子標簽信息;天線負責在標簽和閱讀器間傳遞射頻信號;標簽是由耦合元件及芯片組成，每個RFID標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體標識目標對象。RFID的主要特點有：

(1)RFID技術實現了對標簽的快速掃描和元屏障閱讀。

它的讀寫范圍以達到3600，讀寫距離可以達到幾十米，可識別高速運動物體電子標簽，并且在中間隔有物體的情況下也能對其進行瀆取。

(2)RFID標簽承載的是電子式信息，不僅提高了標簽的抗污染和抗破壞的能力，還大大增加r數據的記憶容量，并且可寫入式芯片可多次寫入數據，可根據需要改變電子芯片中的信息。

針對礦井運輸井下環境惡劣、障礙多的特點，礦井機車監控與管理系統運用RND的遠距離射頻識別技術，準確實時記錄機車和運輸工作人員T作信息，返回到地面管理中心，使調度人員能了解井下機車運輸的動態。

1.2 Wi—Fi技術

wi—Fi(Wirelessviaii忉又稱為802.1ib標準，使用2.4GHz直接序列擴頻，最大傳輸速率為54bit/s，并可根據信號強弱把傳輸速率調整為5.5bit/s、2bit/s及lbit/s。在2.4GHz及5GHz頻段上免許可。其主要特性為：速度快，_日r靠性高，在開放性區域，通訊距離可達305m，方便與現有的有線以太網絡整合，組嘲的成本更低。組網系統主要包括無線站點、AP節點及網絡服務器，站點和節點問可以實現級聯連接或組建局域網，站點可以實現Hub的所有功能。

在礦井機車監控與管理系統中，以WIH無線網絡和TCP/IP協議為基本架構，以礦井T業以太環網為整個系統的傳輸平臺，形成有線主干與尢線終端相結合的方式，覆蓋礦井軌道區域。利用WIFI網絡技術所具有的傳輸速率高、接入時間短、無線傳輸等技術優點，能夠為車輛RFID數據提供實時傳輸，快速建立連接，無建鏈時延。

2 系統原理

2.1 系統實現

系統由車載/RFID標簽、閱讀器、wIn網絡模塊、工業以太網和管理數據庫系統組成，如圖1所示。

圖1 礦井機車監控與管理系統原理圖

在井下車場、各分支鑒道入口和煤倉以及重要軌道區段處根據現場具體需要設置一定數量的閱讀器。每輛機車上裝有一個車載RFID標簽，當標簽進入RFII)讀寫天線的范圍后，標簽接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中存儲的信息。RFID讀寫器讀取信息后，通過Rs485接口將數據傳至WIFI無線數據傳輸終端，數據通過無線局域}。4傳至T業以太網，經主干網傳到管理中心服務器。這樣中心站主機的數據庫通過分析采集的數據就可判斷出礦井機車和作業人員具體信息(如：是誰，住哪個位置，具體時間)，同時可把它顯示在管理中心的大屏幕或電腦顯示屏上，并做好備份。管理者可以根據大屏幕上或電腦上的分布示意周查看某一區域，計算機會把這一區域的人員情況統計并顯示出來。管理中心數據庫管理系統自動牛成機車的運輸和工作人員的作業統計表，實現對機車和人員的作業管理。

2.2 系統設計

2.2.1 硬件設計

硬件包括信息儲存、采集和傳輸設備，是實現井下的實時動態信息傳輸到管理中心對機車進行監控與管理的基礎。

(1)電子芯片。電子芯片中儲存機車的基本信息，包括機車類型、編號、維修記錄，還有與之對應機車丁作人員的姓名、年齡、性別、所屬班組、職務、有效期等。將RFID電子標簽安裝在各臺機車上。由于電子芯片中信息須隨機車和工作人員屬性的變化而改變，設計時采用可寫入式芯片，便于芯片中數據的改變。