基于RFID和Wi-Fi技術的礦井機車管理系統(tǒng)

1 煤礦機車管理系統(tǒng)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(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預。RND系統(tǒng)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(xiàn)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(shù)據(jù)的記憶容量，并且可寫入式芯片可多次寫入數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要改變電子芯片中的信息。

針對礦井運輸井下環(huán)境惡劣、障礙多的特點，礦井機車監(jiān)控與管理系統(tǒng)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?shù)膭討B(tài)。

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(jù)信號強弱把傳輸速率調整為5.5bit/s、2bit/s及l(fā)bit/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(qū)域，通訊距離可達305m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡整合，組嘲的成本更低。組網(wǎng)系統(tǒng)主要包括無線站點、AP節(jié)點及網(wǎng)絡服務器，站點和節(jié)點問可以實現(xiàn)級聯(lián)連接或組建局域網(wǎng)，站點可以實現(xiàn)Hub的所有功能。

在礦井機車監(jiān)控與管理系統(tǒng)中，以WIH無線網(wǎng)絡和TCP/IP協(xié)議為基本架構，以礦井T業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為整個系統(tǒng)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(qū)域。利用WIFI網(wǎng)絡技術所具有的傳輸速率高、接入時間短、無線傳輸?shù)燃夹g優(yōu)點，能夠為車輛RFID數(shù)據(jù)提供實時傳輸，快速建立連接，無建鏈時延。

2 系統(tǒng)原理

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)由車載/RFID標簽、閱讀器、wIn網(wǎng)絡模塊、工業(yè)以太網(wǎng)和管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1 礦井機車監(jiān)控與管理系統(tǒng)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(qū)段處根據(jù)現(xiàn)場具體需要設置一定數(shù)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(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)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(shù)據(jù)傳至WIFI無線數(shù)據(jù)傳輸終端，數(shù)據(jù)通過無線局域}。4傳至T業(yè)以太網(wǎng)，經(jīng)主干網(wǎng)傳到管理中心服務器。這樣中心站主機的數(shù)據(jù)庫通過分析采集的數(shù)據(jù)就可判斷出礦井機車和作業(yè)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(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意周查看某一區(qū)域，計算機會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。管理中心數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動牛成機車的運輸和工作人員的作業(yè)統(tǒng)計表，實現(xiàn)對機車和人員的作業(yè)管理。

2.2 系統(tǒng)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(xiàn)井下的實時動態(tài)信息傳輸?shù)焦芾碇行膶C車進行監(jiān)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(shù)據(jù)的改變。