礦業物流管理有人員管理和安全物資管理。人員管理首先是日常作業管理,包括考勤、出入管理、井下人員跟蹤定位等;其次是緊急情況管理,即災害事故預防,責任事故預防,災害事故后人員定位、搜索、救護等。安全物資指雷管、炸藥等易燃易爆且對存放、使用有特殊要求的物資。
據統計,我國礦業開采以及巷道掘進主要采用爆破方法,機械化掘進尺只占5%,所以安全物資在生產過程中應用數量及大,其管理水平直接影響安全生產狀況。目前國內礦業物流管理仍以經驗管理、人工管理為主,災害、事故發生率居高不下。此外,礦井下多塵、潮濕等惡劣環境因素造成人員、物資缺乏可靠的跟蹤管理手段。針對這種情況,利用RFID(射頻識別技術)非接觸遠距離識別、多目標識別、環境敏感性低、標簽數據容量大、標簽可讀寫等特點,以其為關鍵技術且與計算機、網絡、信息管理技術有效結合的礦業物流管理系統,實現人員、物資的動態實時管理,改變礦業安全管理狀況。
1 系統設計原理及構成
1.1 系統原理
系統由井下數據采集傳輸單元和地面控制管理單元組成,中間為數據傳輸網絡。礦井下數據采集傳輸單元基本組成元件為射頻標簽、閱讀器、天線和中間件。系統工作原理為閱讀器通過天線發射電磁波,射頻標簽經自身天線接收電磁波后,或者依靠電感能量(無源),或者依靠自身能量(有源) 將所存儲信息發射回去。信息包括ID、身份標識等靜態信息和環境、位置等動態信息。閱讀器接收信號并經中間件處理后,通過數據傳輸網絡傳送給井上數據庫,經應用軟件系統調用解析后,實現人員監控、事故預警、安全物資監控、中央控制、遠程領導查詢等各種應用。
2 系統結構設計
1)系統軟件結構設計系統地面工作站和數據服務器間選取傳統的C/S體系結構。用戶界面、管理系統軟件存放在工作站上,而數據庫訪問及后臺操作則由服務器來完成。
2)數據傳輸網絡設計數據傳輸接口采用標準RS232和RS485串口,也可采用RJ45以太網和無線WLAN接口。傳輸網絡盡量采用井下已有的安全監控系統信道、通信光纜等,在保護原有投資基礎上實現功能提升。
3)射頻標簽選擇射頻標簽工作頻率分為低頻(100~500 kHz)、中頻、高頻(13.56 MHz)、超高頻(860~930 MHz)和微波(2.4~5 GHz)。若頻率高,則識別距離大,通信速度快,抗噪能力強,但對障礙物(如液體)的穿透性、方向敏感性不如低頻。因此,結合兩者優點,井下采用工作頻率為低頻和超高頻的雙頻標簽。
4)礦井下物流管理閱讀器布置原則 礦井下物資和人員的跟蹤可靠性,是基于RFID的礦井下物流管理系統是否能取得理想效果的關健,而閱讀器的布置直接影響井下物資、人員的跟蹤精度。閱讀器布置應遵循以下原則:
①重點巷道連續布置 井下車場、人員物資必經巷道連續布置閱讀器。考慮成本,布置間隔以滿足跟蹤精度為依據,在此前提下盡量減少布置數目。
②重點設備、危險地段必須布置 帶式輸送機主機、翻斗等有自然發火預兆的重點設備,除安裝監測設備外,應與RFID閱讀器關聯以實現事故預警。爆破材料庫、油庫、瓦斯區、封閉火區等危險地段必須布置閱讀器。
③工作面、必經巷道雙向布置 在綜采煤工作面這種既有入口又有出口的地段,相關位置應雙向布置閱讀器。對于1條巷道內有多個采面的情況,將采面集中劃分區域,在區域出入巷道安裝閱讀器實行區域管理。掘進面只在入口處布置閱讀器即可實現人員的定位、跟蹤。
④合理布置臨時、手持式閱讀器 在冒頂危險區、放炮警戒處、巷道維修地段、臨時禁止通行地段,布置臨時、手持式閱讀器進行人員監控。
⑤安裝位置易于裝拆 由于采面采礦任務完成后要落頂封巷,生產任務完成后愿架設閱讀器要拆卸,重新布置在新開采面。因此,閱讀器的安裝應遵循易于裝拆的原則。