一種礦用軌道車皮標識方法的研究

天地（常州）自動化股份有限公司 苗 瓊

1 引言

我國大部分礦井輔助運輸采用軌道機車運輸方式，由軌道機車頭牽引多節車皮承擔人員、設備和物資的運輸。車皮管理交由運輸工區進行日常維護與保養，為方便車皮更新與報廢管理，需對車皮進行分類標識，按車皮屬性劃分為車型和車號。但仍有部分礦井車皮維護保養不規范，雖分類清楚，但編號混亂，重號、斷號現象嚴重，增加了車皮運營管理難度。同時，車皮在承擔井下物資運輸過程中，由于運輸環節多、巷道復雜，作業人員責任心不強等原因，造成井下車皮長期積壓，難以回收、重復使用，人為造成了運力浪費。

隨著煤礦信息化建設的不斷發展，射頻識別RFID技術和物聯網電子標識技術已越來越多的應用于設備巡檢、人員定位、大型設備故障診斷等方面，車皮識別作為設備管理領域的分支，可借鑒電子標識技術進行規范化管理。

2 車皮標識技術

2.1 車皮類型劃分

礦用車皮按照運輸類型劃分為固定式礦車、自卸式礦車、平板車和材料車。固定式礦車和自卸式礦車主要用于礦井矸石、煤炭、碴石和散裝噴漿材料（黃沙、黃土、石子等）的運輸。平板車主要用于運輸體積大、重量大的設備，如采煤機電機、滾筒、液壓支架、管道等。材料車主要用于道木、坑木、支架和小型管道等材料運輸。

除常用車型外，礦井改裝車型主要包括錨索專用車、砂石專車用和錨網專用車等，改裝車型大多以平板車為基礎進行改裝，以滿足礦井特殊的運輸需求。

2.2 標識技術特點及選型

電子標識技術是對被識別對象采用不同信息的電子標簽進行識別的技術。電子標簽按照供電方式分為有源電子標簽、半有源標簽和無源標簽三種。

有源電子標簽識別距離遠，通常可達數十米至上百米，精度高但受電池壽命限制，適合應用于具有主動維護意識的識別對象，如應用于礦井人員定位方面，常見的工作頻段有2.4GHz、5.8GHz和433MHz。半有源標簽應用較少，較有源標簽和無源標簽而言，技術發展停滯不前。

近些年隨著物聯網技術的發展，無源標簽取得了跳躍式的發展，各種無源標簽應用于物流運輸、圖書館管理、港口碼頭管理以及防偽識別等眾多領域。其中標簽技術在低頻段以125KHz為代表，高頻段以13.56MHz為代表，超高頻段以925MHz為代表。在識別距離上，低頻和高頻標簽卡的識別距離僅在厘米級別，識別距離近功耗小；超高頻識別距離在米級別，最遠可達數十米，但功耗較大。

礦井軌道車皮主要運行在軌道上，而井下運輸巷道通常在5米至6米之間，采用標簽識別時，只要滿足上述距離即可。同時，單個礦井的車皮數量至少在千架以上，從維護工作量和成本考慮，有源識別方式受電池壽命限制，需要定期更換，不宜用于車皮識別。綜合識別距離和維護成本考慮，車皮識別可采用超高頻方式。

市場上，基于超高頻技術的電子標簽主要分為6B和6C兩類，其中6C技術在6B技術上演變而來。近年來，6C技術發展較快，6B技術停滯不前，較6B標簽而言，6C標簽具有較高的識別靈敏度、較快的識別速度和大容量的存儲空間，已逐漸取代原有6B標簽的市場空間，因此車皮識別可選用6C類型的電子標簽。

3 標識方法設計

3.1 標簽存儲區結構

如圖1所示，6B和6C兩類標簽內部數據存儲結構的公共組成區域包括：TID（標簽標識）區、User（用戶）區、Password（密碼）區，6C標簽較6B標簽多一個EPC（電子商品代碼）區。在上述區域中，EPC區、User（用戶）區和Password（密碼）區支持讀寫（R/W）操作，用戶可根據使用需求對上述區域進行寫入或者讀出操作。TID區僅為只讀區域，用戶只能獲取數值，不能用于修改。同時，TID區域在標簽出廠時進行設置，且其編碼具有全球唯一性。

圖1 6B/C標簽內部數據存儲結構

在需要對標簽進行讀寫訪問的應用中，User區是用戶較為常用的數據存儲區域，但其訪問步驟需要2步：第一步，獲取標簽TID數據；第二步，利用獲取的TID數據再獲取User區數據。

對于使用6B標簽用戶而言，其訪問速度和效率都相對要低。若采用6C標簽，對于同樣需要進行讀寫訪問的用戶而言，選擇6C標簽的EPC區即可，并且EPC區的訪問僅需1步便可完成，時間短、效率高。

3.2 標識方法

礦井車皮標識需要將車皮的歸屬部門、車型和車號信息寫入到標簽內部。根據6C標簽的內部存儲結構，宜選用EPC作為數據存儲區。對標簽卡進行讀寫操作，需要借助讀寫器設備。讀寫器設備分為固定式讀寫器和移動式讀寫器兩種。由于車皮安裝標簽卡時作業地點分散，通常借助于移動式讀寫器設備（移動手持終端），并基于移動終端開發相應的App軟件。

按照數據流方向，車皮標識方法可以按照圖2流程進行設計。其中流程A的設計思路為自定義用戶數據，將車型車號與用戶數據進行關聯對應，標簽卡內部在EPC區寫入用戶數據2Byte。流程B的設計思路是將車皮屬性數據，全部寫入標簽卡內，并與其一一對應。

2種設計方法都需要使用手持移動終端，接收來自計算機系統下發的數據。但對比2種設計方法，從用戶使用角度和設計方法的可行性而言，流程B的設計理念要比流程A更符合煤礦特殊應用情況，如作業人員文化水平不高、數據收集難度大等。

首先，在數據收集階段，由于礦上管理不善，要獲取車皮詳細的車型車號信息不易，但相對收集車皮類型信息卻較為容易。類型數據相比具體車號信息而言，數據收集量少、難度小、準確度高。

其次，流程A將歸屬部門、車型車號與自定義的用戶數據進行關聯映射，須編訂一套映射規則實現編碼與解碼過程，編碼數據下載到移動手持終端后，操作人員需要在選定匹配車皮屬性后，寫入用戶數據到EPC區，操作過程需4步且數據大多為檢索查找速度慢；流程B中只需3步，且車號環節手工錄入，直觀方便，用戶使用門檻低。

圖2 2種設計方法流程示意圖

4 結語

上述設計方法，雖能夠對礦井車皮進行標識跟蹤，提高車皮管理效率。但對于存在車皮重號的情況，仍不能有效的區分和跟蹤，并且在計算機系統中尚未形成有效的預警提示，后期需改進完善設計方法，實現車皮的惟一性標識。

[1]安勇,苗瓊.UHF標簽卡在礦井機車識別中的應用[J].電子世界,2013(6):17-19.

[2]劉卿.無源UHF RFID電子標簽系統設計分析[J].電子世界,2013(6).

[3]張媛,蘆海玉,朱武.UHF RFID讀寫器的設計方案[J].電子愛好者,2013(6):17-19.

[4]朱恒毅,馬新春.基于RFID的礦業物流管理系統研究[J].電子設計工程,2011(6).

[5]張海斌,周妮,張金豪.機車定位管理系統在常村煤礦的應用[J].工礦自動化,2011(02).