現(xiàn)有的機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)仍存在著一些問題：有線通信使用電纜較多,，系統(tǒng)安裝、維護(hù)工作量大。工作人員需定點(diǎn)才能報(bào)告機(jī)車位置使地面調(diào)度人員不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷機(jī)車位置;管理效率較低，不能對機(jī)車和工作人員的作業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)的管理,。

　　提出基于RFID/Wi—Fi技術(shù)的礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)。射頻識別技術(shù)具有高通訊速率,、較強(qiáng)的抗于擾能力,、保密性強(qiáng)、遠(yuǎn)距離和高速移動物體識別等技術(shù)優(yōu)勢,，使得它能夠適應(yīng)井下復(fù)雜、惡劣的作業(yè)環(huán)境,。利用WIFI無線局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,，節(jié)省電纜，減少了線路安裝和維護(hù)工作量,。管理中心數(shù)據(jù)庫對信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),，實(shí)現(xiàn)機(jī)車和T作人員的作業(yè)管理，提高了井下機(jī)車運(yùn)輸管理效率,。

　　1 煤礦機(jī)車管理系統(tǒng)原理

　　1.1 RFID技術(shù)

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

　　(1)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對標(biāo)簽的快速掃描和元屏障閱讀。

　　它的讀寫范圍以達(dá)到3600,，讀寫距離可以達(dá)到幾十米,，可識別高速運(yùn)動物體電子標(biāo)簽，并且在中間隔有物體的情況下也能對其進(jìn)行瀆取,。

　　(2)RFID標(biāo)簽承載的是電子式信息,，不僅提高了標(biāo)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(yùn)輸井下環(huán)境惡劣,、障礙多的特點(diǎn),，礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)運(yùn)用RND的遠(yuǎn)距離射頻識別技術(shù)，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)記錄機(jī)車和運(yùn)輸工作人員T作信息,，返回到地面管理中心,，使調(diào)度人員能了解井下機(jī)車運(yùn)輸?shù)膭討B(tài)。

　　1.2 Wi—Fi技術(shù)

　　wi—Fi(Wireless viaii忉又稱為802.1ib標(biāo)準(zhǔn),，使用2.4GHz直接序列擴(kuò)頻,，最大傳輸速率為54 bit/s，并可根據(jù)信號強(qiáng)弱把傳輸速率調(diào)整為5.5 bit/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(dá)305m,，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合,，組嘲的成本更低。組網(wǎng)系統(tǒng)主要包括無線站點(diǎn),、AP節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,，站點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)問可以實(shí)現(xiàn)級聯(lián)連接或組建局域網(wǎng)，站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)Hub的所有功能,。

　　在礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)中,，以WIH無線網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議為基本架構(gòu)，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(jié)合的方式,，覆蓋礦井軌道區(qū)域。利用WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所具有的傳輸速率高,、接入時(shí)間短,、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)優(yōu)點(diǎn),，能夠?yàn)檐囕vRFID數(shù)據(jù)提供實(shí)時(shí)傳輸，快速建立連接,，無建鏈時(shí)延,。

　　2 系統(tǒng)原理

　　2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)由車載/RFID標(biāo)簽、閱讀器,、wIn網(wǎng)絡(luò)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(jī)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(shè)置一定數(shù)量的閱讀器。每輛機(jī)車上裝有一個車載RFID標(biāo)簽,，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入RFII)讀寫天線的范圍后,，標(biāo)簽接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)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(wù)器。這樣中心站主機(jī)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(jī)車和作業(yè)人員具體信息(如：是誰,，住哪個位置,，具體時(shí)間)，同時(shí)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(jì)算機(jī)會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計(jì)并顯示出來,。管理中心數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動牛成機(jī)車的運(yùn)輸和工作人員的作業(yè)統(tǒng)計(jì)表,，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車和人員的作業(yè)管理。

　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.2.1 硬件設(shè)計(jì)

　　硬件包括信息儲存,、采集和傳輸設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)井下的實(shí)時(shí)動態(tài)信息傳輸?shù)焦芾碇行膶C(jī)車進(jìn)行監(jiān)控與管理的基礎(chǔ),。

　　(1)電子芯片,。電子芯片中儲存機(jī)車的基本信息，包括機(jī)車類型,、編號,、維修記錄，還有與之對應(yīng)機(jī)車丁作人員的姓名,、年齡,、性別,、所屬班組、職務(wù),、有效期等,。將RFID電子標(biāo)簽安裝在各臺機(jī)車上。由于電子芯片中信息須隨機(jī)車和工作人員屬性的變化而改變,，設(shè)計(jì)時(shí)采用可寫入式芯片,，便于芯片中數(shù)據(jù)的改變。

　　(2)閱讀器,。井下車場,、各分支巷道入口以及重要路段處安裝RFID閱讀器，同時(shí)在采區(qū)煤倉裝有l(wèi)臺閱讀器,。對每個閱讀器設(shè)置不同的ID編號,，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中建立一個ID編號與閱讀器匹配的數(shù)據(jù)庫。安裝完成后,，需要根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)場調(diào)試各個閱讀器的讀取距離,。閱讀器的讀取范同以10m為準(zhǔn)。距離過長不僅需要增加閱讀器的功率,，也可能造成多個閱讀器同時(shí)讀取一個電子芯片的情況,，使定位失準(zhǔn)。

　　(3)通信模塊,。每臺閱讀器配有一個WIFI無線數(shù)據(jù)傳輸終端,。將每一個閱讀器獲取的工作人員信息和機(jī)車信息通過無線傳輸至井下以太環(huán)網(wǎng)。

　　無線傳輸網(wǎng)絡(luò)為IEEE 802.1l g標(biāo)準(zhǔn),，在物理層采用2.4GHz的無線頻率,。在數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層，使用“載波偵聽多點(diǎn)接人/沖突避免(CSMA/CA)”媒體訪問控制(MAC)協(xié)議,。

　　與有線連接部分采用了IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn),，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)是尤線和有線兼顧，所以需要支持802.3,。802.3描述r物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層的實(shí)現(xiàn)方法,，在多種物理媒體卜以多種速率采用CSMA/CD訪問方式，對于高速以太網(wǎng)該標(biāo)準(zhǔn)說明的實(shí)現(xiàn)方法有所擴(kuò)展,。

　　2.2.2 軟件設(shè)計(jì)

　　從礦井采集的機(jī)車信息,，通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)車的定位功能,、機(jī)車作業(yè)管理功能和工作人員管理功能,。

　　(1)機(jī)車定位。閱讀器采集某一時(shí)刻通過該處機(jī)車電子標(biāo)簽的信息并一起返回ID編號,，服務(wù)器查找出與ID編號相匹配的數(shù)據(jù)庫,，確定閱讀器所屬區(qū)段,，判斷出機(jī)車所在具體位置。同時(shí)在數(shù)據(jù)庫中,，建市定位讀頭表,，記錄讀頭的ID號;建立巷道節(jié)點(diǎn)表;記錄節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值;建市路由表。記錄一個讀頭到與其相鄰的讀頭所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)ID和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值,，系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)描繪井下工作車輛的行動軌跡,。

　　(2)機(jī)車作業(yè)管理。服務(wù)器通過分析機(jī)車進(jìn)出采區(qū)煤倉的時(shí)間,，統(tǒng)計(jì)每一臺機(jī)車某一班次運(yùn)載次數(shù),，也可以按不同時(shí)段進(jìn)行次數(shù)統(tǒng)計(jì)，并夠根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況生成班報(bào)表,、月報(bào)表和季報(bào)表,。根據(jù)機(jī)車的維修記錄和檢修年限，判斷機(jī)車是否需要檢修,。

　　(3)工作人員作業(yè)管理,。該部分工作由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動完成對工作人員的作業(yè)管理，主要包括：登記各工作人員出入工作面,、工作時(shí)間信息,，各丁作人員所屬班組，工作時(shí)使用的機(jī)車,，并自動生成考勤作業(yè)統(tǒng)計(jì)與報(bào)表,。

3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

　　礦井機(jī)車監(jiān)控與管理數(shù)據(jù)庫，以Micmmft Visual studio2005為開發(fā)平臺,，采用Microsoft SQL Server2000作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),，采用基于Net Framework的組件技術(shù)，提高開發(fā)效率,，使得系統(tǒng)易于維護(hù)和擴(kuò)充,。在系統(tǒng)功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)定系統(tǒng)的功能模塊,。礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)為3層分布式結(jié)構(gòu),。根據(jù)礦區(qū)機(jī)車管理的需要，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了7個方面的功能,，使管理人員能監(jiān)控對井下機(jī)車運(yùn)行,，作出決策，同時(shí)生成相關(guān)作業(yè)統(tǒng)計(jì)表,。

　　數(shù)據(jù)庫的功能如下：

　　(1)顯示機(jī)車上下井、出入采區(qū)煤倉時(shí)間,。

　　(2)查詢一臺或多臺機(jī)車實(shí)時(shí)的井下實(shí)際位置,。

　　(3)記錄機(jī)車在任一地點(diǎn)的到/離時(shí)間和總滯留時(shí)間等一系列信息,，并對超時(shí)滯留機(jī)車進(jìn)行報(bào)警。

　　(4)查詢井下軌道占用情況,，警示可能發(fā)生沖突的軌道區(qū)域,。

　　(5)生成機(jī)車運(yùn)載次數(shù)的統(tǒng)計(jì)表。

　　(6)建屯機(jī)車使用,、維修數(shù)據(jù)庫,。

　　(7)生成工作人員出勤和作業(yè)量統(tǒng)計(jì)表。

　　4 結(jié)語

　　通過該系統(tǒng)能夠清楚了解全礦每臺機(jī)車運(yùn)動軌跡,，同時(shí)能對機(jī)車運(yùn)載次數(shù)和工作人員作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),。利用WIN無線局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省電纜,，減少了線路維護(hù)工作量,。從經(jīng)濟(jì)效益來看，基于RFID/Wi—Fi技術(shù)的礦井機(jī)車監(jiān)控與管理系統(tǒng)降低了建設(shè),、維護(hù)和管理成本,，提高了井下運(yùn)輸管理效率。從社會效益看,，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)反映機(jī)車的井下位置,，便于調(diào)度人員的監(jiān)督和控制，提高r井下運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>