淺談射頻識別技術及其在煤礦上的應用

基于國際上新興的射頻識別技術，開發新型煤礦安全管理系統，就可對煤礦入井人員進行實時跟蹤監測和定位。如果發生災變，還可立即從監控計算機上查詢事故現場的人員位置分布情況、被困人員數量、遇險人員撤退線路等信息。同時，也可實現對井下設備運行進行跟蹤監控，利用系統的日?？记诠芾砉δ埽瑢ΦV井人員進行考勤管理。
　　1 射頻識別技術
　　射頻識別技術（即RFII）（Radio Frequency Identification），是一項自動識別技術，它利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的。RFID標簽與傳統的條形碼、磁卡、IC卡相比，具有可擦寫、非接觸、信號穿透力強、安全保密性能高、數據存儲容量大等優點。射頻卡不怕油漬、灰塵污染，適于實現自動化且不易損壞，系統可識別高速運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。
　　電子標簽按照供電方式可分為有源標簽和無源標簽兩類。無源標簽需從讀寫器發出的射頻波束中獲取能量，經過整流、存儲后提供電子標簽所需的工作電壓。與有源標簽相比，它具有成本低，無需維護、使用壽命長等特點。缺點是讀寫器要發射更大的射頻功率，識別距離相對較近等。然而，目前的集成電路設計技術使所需工作電壓進一步降低至1v甚至0.42 V，這使無源RFID系統可以達到20m以上的識別距離。在不同的無線電規則限制情況下可以滿足大部分實際應用系統的需要。
　　2 射頻識別系統組成及其工作原理
　　RFID系統由閱讀器（Reader）與電子標簽（TAG）也就是所謂的應答器及應用軟件系統三個部份所組成，其工作原理是，閱讀器發射特定頻率的無線電波給應答器，用以驅動應答器電路將內部的數據送出，此時閱讀器便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。在實際應用中，電子標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據。讀寫器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，當標簽進人該磁場時產生感應電流，同時利用此能量發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并進行相關處理，從而達到自動識別物體的目的。
　　2.1 應答器組成及其工作原理
　　應答器也可稱為電子標簽（TAG），是RFID系統的信息載體，目前應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（。
　?。?）模擬射頻接口模塊：包括射頻收發天線、負責將射頻訊號轉換成DC電源的電源產生電路、電能存儲電路、信號調制和解調以及時鐘發生電路。
　　（2）數字控制電路：負責對解調信號譯碼，以及回送數據的編碼。
　?。?）內存：存放識別數據。
　　2.2 閱讀器組成及其工作原理
　　閱讀器根據使用不同可以是讀或讀／寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序（圖3）。
　?。?）射頻信號耦合及收發模塊：包括射頻收發天線、信號調制、解調、射頻載波產生等電路。
　?。?）微處理器：產生要送給Tag信號給調制電路，同時譯碼Tag回送的信號，并把所得的數據回傳給應用程序，若是加密的系統還必需進行加解密操作。
　?。?）存儲器：存儲用戶程序和數據，一般采用E2PROM。
　?。?）通信接口：用來和計算機聯機，通常采用Rs232或RS485方式。
　　煤礦系統應用中，主控計算機一般設置在井上，可進一步通過與Ethemet或局域網的通信，與井上大型管理系統相連，從而實現對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。
　　2.3 應用軟件系統
　　（1）閱讀器的硬件驅動程序：收發應答器信息、控制閱讀器操作及向主控機或大型監控網絡系統傳送實時數據。
　?。?）控制應用程序：運行于主控機上或大型監控網絡的服務器上。控制卡片閱讀機的運作，接收讀卡所回傳的數據，與相應數據庫連接進行數據處理。
　　（3）數據庫：儲存所有相關的數據，供控制程序使用。
　　3 射頻識別技術在煤礦中的應用
　　3.1 在煤礦安全監測中的應用
　　射頻識別系統可以作為煤礦安全管理的子系統，用于井下人員及設備安全監測。在坑道、作業面的交又道口安裝讀卡器，入井人員按照要求佩戴安裝應答器的腰帶，或安裝應答器的安全帽。應答器也可以安裝在符合條件的井下移動設備上。系統可以通過讀卡器識別的卡號信息，記錄持卡人或者被監測設備的經過地點、時間、活動軌跡等實時信息，監督無關人員和非法人員進入坑道或作業面，還可自動生成考勤作業的統計與管理等方面的報表資料，提高管理效益?？拥酪坏┌l生安全事故，監控中心對礦難現場被困人員進行搜尋和定位，在第一時間內可以知道被困人員的基本情況，便于開展救護工作。
　　3.2 在煤礦機車調度中的應用
　　目前RFID技術運用于機車定位跟蹤系統的技術已比較成熟，采用可讀寫標簽時可將有關信息下載至標簽的空閑內存中。目前準確的了解每輛機車在任一時刻的位置就等于在任何時候都能夠動態的調整機車的啟程和到站時間，并且提高機車對不能預見情況的反應，從而實現煤礦機車智能集中調度。
　　3.3 在煤炭企業物資供應管理中的應用
　　煤炭企業的物資供應管理，是對煤炭企業原煤生產和產品運輸過程中所需各種物資的采購、儲備、使用等進行計劃、組織和控制。通過在物資上安裝電子標簽，可以方便、快捷地跟蹤物資信息，建立物資供應監控網絡，實時監控企業的物資運輸、倉儲、裝卸、加工、整理、配送、調度等，進行有效資源整合，從而實現企業物資信息化管理的零等待、零庫存目標。
　　4 結束語
　　射頻識別技術在國內外迅猛發展，RFID芯片價格也不斷下降，各種RFID產品日趨成熟，在軍事、零售業、汽車制造業、交通以及政府管理中得到廣泛應用。在我國煤炭行業的應用才剛剛起步。RFID技術以其在數據存儲、傳遞、通信方面的優勢，對我國煤炭企業的信息化改造帶來發展契機。