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 基于RFID的煤矿人员定位考勤管理系统方案

应用背景

煤炭作为基础能源,长期以来为我国的经济增长做出了巨大贡献,我国能源消耗的70%来自煤炭,在整个国民经济发展中一直占据着主导地位。但另一方面,由于煤炭工业本身的产业结构,其采矿设备装置、从业人员素质及科学技术水平等诸多方面与其他行业相比存在着巨大差距。特别是近年来,煤矿事故的数量不断增加,如何加强安全生产,提高搜救工作效率,摆到了国家,各级主管部门和领导的面前。

目前在井下人员定位系统中,阅读器读取和识别射频卡主要有三种方式:近距离人工刷卡、远距离被动识别和远距离主动识别。在系统集成中,这是一个非常重要的问题,因为识别方式的选择将直接影响到系统的读取率和便利性。

近距离人工刷卡方式主要是针对较早以前高频和低频阅读设备(比如公交卡,门禁卡等)的应用,由于其阅读范围大致为离开阅读器20cm之内,佩戴射频卡的人员必须上前靠近阅读器才能被读取。这种方式尽管可以保证100%的读取率并且成本低廉,但由于其需要逐个扫描,在下井或者作业时会在出入口形成拥挤现象。目前这种工作方式几乎完全被淘汰。 远距离被动识别方式主要是超高频(433M,868M,915M等)阅读设备和无源射频卡的应用,其阅读范围可以达到10米左右,可以解决近距离人工刷卡方式需要逐个扫描的问题。一些设计的比较好的设备能够支持多达50个射频卡的同时读取,可以大大增加人员通行速度,无需排队进出入口。但这种方式仍然存在很多应用上的问题:第一、无源射频卡不能被人体和金属物遮挡,这个就需要人员在上下矿井时不能背对阅读器天线位置,并且射频卡不能紧贴人体(夏天时这个问题会更加严重);第二、无源射频卡不能跟金属物放在一起;第三、人员不能大流量出入。这些缺陷造成过去一段时间内采取该种方式和设备的井下人员定位考勤项目纷纷实施失败而导致项目撤销或者重新采购其他技术和设备。

远距离主动识别方式(主要是2.4-2.48G频段),是目前应用最成功,最受各地矿业欢迎的一种识别方式。这种识别方式不仅距离极远,可以在50米的范围内轻松读取(空气中能够稳定80米读取),还能支持多达200个射频卡的同时读取,最重要的是能够克服人体、金属等遮挡,甚至上百个矿务人员一起进出依然保证100%的读取。

方案设计

本系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、防爆本安电源、数字通讯、无线识别技术等方面。因此,在设计方案时,除了考虑其功能外,在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。项目方案确定利用现有成熟的煤矿高速工业以太网加现场总线系统作为主传输平台,开发相应的井下人员跟踪定位传感器、人员无线标识卡等设备与系统挂接,通过井下人员跟踪定位传感器及考勤管理专用软件与主系统以标准的专用数据库进行后台数据交换从而实现井下作业人员的跟踪定位和安全管理。系统总体设计主要体现在:

1、实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控,使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”,实现数字矿山的目标;

2、为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息,一旦发生安全事故,通过本系统可探测事故现场作业人员及其数量,为抢险救灾和安全救护工作的高效运作提供保障;

3、系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性;

4、轻松联网,BS结构,轻松实现县、市、省及更广阔地域联网监控。

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