煤礦人員定位識別卡維修技術及運用實踐研究

劉岱碩，張天宇

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 禹州 461000）

1 引言

人員定位系統作為煤礦礦井六大系統之一，在煤礦安全生產中起著至關重要的作用。KGE116D型人員定位識別卡是KJ251A煤礦人員管理系統的關鍵設備，能周期性地將加密的編碼信息發送給礦用讀卡器，接收來自地面監控中心的調度命令。該識別卡體積小、重量輕，傳輸特性好、衰減小的2.4GHz的載波頻段，是一種有源射頻識別卡，天線增益高，能實現信號的較遠距離傳輸，對人體無害，整個電路設計為本質安全型。由于井下潮濕、粉塵多等惡劣環境條件的影響，導致識別卡故障頻繁，云煤一礦調度室技術人員通過對識別卡常出現的故障進行歸納總結分析，提出了相應的維修、維護與保養技術性的解決方案，確保了礦井人員定位系統的正常使用。

2 人員定位識別卡基本結構及工作原理

人員定位識別卡由電池、電路板、按鈕、指示燈（蜂鳴器）及外殼組成，有源標識卡不斷主動向外發出無線電信號（1秒鐘發送3次，該發送功率可以根據用戶要求進行修改），并且能夠傳很遠的距離，該無線信號是有編碼的，每個標識卡的編碼是唯一的。人員定位標識卡發出的無線信號如果是在讀卡器的有效測量距離內，則該無線信號通過讀卡器上的天線被讀卡器接收并解碼，然后讀卡器通過TTL232/RS232/RS485/CAN總線/以太網/Wiegand-26/Wiegand-34/USB/GPRS接口將信息發送給管理系統或其他監控系統。

圖1 人員定位識別卡工作原理圖

3 人員定位識別卡維修技術可行性研究

3.1 識別人員身份

人員定位識別卡作為移動目標提供識別身份的編碼標示（標識卡號），能將識別卡對應的電子信息在可調的距離范圍內以無線方式發射給KJF210B型礦用讀卡器；一旦識別卡攜帶者遭遇井下事故身處危險時，可進行緊急求救呼叫；救援人員可根據井下人員定位系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率[1]。

3.2 故障率高

云煤一礦KGE116D型人員定位識別卡庫存量有1200余個，由于井下潮濕、粉塵多等惡劣環境條件的影響，導致識別卡故障頻繁，損壞的識別卡若不能及時進行維修，將不能滿足下井人員使用。

3.3 維修成本高

隨著科學技術的迅猛發展，人員定位識別卡的安全性越來越高，礦井技術人員的技能水平有限，生產廠家對識別卡技術和知識產權掌握程度較高，以造成廠家對產品維修的壟斷，識別卡一旦發生故障，返廠維修或者廠家派人維修方面的費用支出往往不菲。

4 人員定位識別卡故障檢測及分析

4.1 系統檢測

礦井調度室技術人員每天通過電腦登陸KJ251A煤礦人員管理系統，查看下井人員KGE116D型識別卡電壓情況，發現低電壓報警提示及時通知相關人員升井后將識別卡送往調度室進行檢測。

4.2 故障檢查及分析

人員定位識別卡出現故障后，首先技術人員需要對其進行初步檢查，了解有無人為破壞或者其他外部因素造成故障的情況；然后使用FDY50型礦用移動讀卡器，檢測KGE116D型識別卡是否能正常使用，若不能正常使用將分析故障原因并進行維修；在還不了解識別卡基本原理的條件下切忌不能自行拆解，允許拆解后要查看是否電池電量不足，或者是簧片沒有接觸好，是否因識別卡進水造成電路板損壞或外力碰撞造成識別卡損壞，并記錄下故障信息，便于維修工作順利進行。

5 人員定位識別卡主要維修技術

5.1 更換電池維修法

目前礦井在用大多數識別卡不發送信號原因為電池電量不足，KGE116D型識別卡配備專用CR2477焊腳電池（2個并聯），工作電壓為2.5～3.3V.DC，工作電流≤20mA，工作頻率2.4GHz±0.08 GHz，發射功率-7dBm～-3dBm，接收靈敏度-90dBm，電池工作壽命平均6個月左右。首先使用鑷子取出橡膠塞，并用5#內六方板手卸下落不明條固定螺栓，從而將外殼進行拆卸；使用電鉻鐵將電池彈簧片上的焊錫溶解，使用鑷子進行去除，并取下廢舊電池；將電路板上的紅線接至電池“+”極彈簧片上，黑線接至電池“-”極彈簧片上，然后使用電鉻鐵將焊錫進行溶解從而對其進行固定；安裝新電池過程中，謹防電烙防燙傷電池外包裝，造成漏電；最后將外殼進行組裝、固定，并使用FDY50型礦用移動讀卡器檢測識別卡是否能正常使用。

5.2 電路板維修法

KGE116D型人員定位識別卡以ISM 2.4GHz頻段的特高頻載波調制模塊和高性能、低功耗的微處理器為核心。2.4GHz射頻電路集成了高級數據鏈協議，標識卡在KJF210B型讀卡器接收區域周期可調地發射電子標識信息，實現無線通訊，無線傳輸速率高達2Mbps，減小了信號在空中傳輸時間，降低了干擾的可能性。由于煤礦井下作業環境潮濕，且人為造成磕碰，部分識別卡電路板求救按鈕進水，造成電路板放電，從而發生識別卡誤報警情況。針對上述情況，必須使用專用工具對電路板進行放電維修操作。若識別卡進行電路板放電操作后仍不能正常使用，則判定為電路板損壞，需返回廠家進行維修更換。

6 人員定位識別卡保養與維護

人員定位識別卡使用時，指定專人負責識別卡的日常維護和保養；保養及維護人員必須熟悉有關電路圖，熟悉識別卡的內、外結構及電路原理；識別卡在檢修過程中嚴格按照使用說明書要求進行處理；對于長期不使用的識別卡，必須將識別卡包裝后放在通風良好，相對干燥的環境中，不要將其放在金屬較多的地方或密閉的空間內；維修期間不得改變本安電路和與本安電路有關的元器件的電氣參數、規格和型號。

7 運用效益分析

針對KGE116D型識別卡存在的“信號不發送”“誤報警”等頻繁故障，以往需要每半年返回廠家進行維修、更換電池，廠家維修更換一臺識別卡費用100～200元，耗資12～24萬元，經我礦調度室技術人員精心研究并總結出了維修的技術和經驗，且能夠快速有效地對識別卡常見的故障進行解決，提高識別卡的可靠性和使用率，降低了返廠維修的費用支出，每年為礦節約6萬余元；該維修技術研究及運用實踐效果較好，確保了礦井人員定位系統的正常使用。

8 結語

總之，人員定位識別卡是煤礦人員管理系統的關鍵設備，是煤礦入井人員身份的標識，為應急救援工作提供重要依據；當識別卡出現故障時，應當首先閱讀人員定位識別卡使用說明書，找到維修技術的關鍵，通過檢測分析找到發生故障的原因從而進行維修排除。云煤一礦調度室技術人員通過對人員定位識別卡常出現的故障進行歸納總結、分析，從檢測、維修、保養、維護等方面研究出了技術性的解決方案，從而能夠快速有效排除識別卡的常見故障，確保了礦井人員定位系統的正常使用，對其他礦井人員定位識別卡的日常維修、維護管理具有一定的推廣和借鑒意義。