創(chuàng)羿科技訊，6月21日凌晨1時40分左右，平頂山市衛(wèi)東區(qū)興東二礦發(fā)生井下火藥自燃爆炸事故，截至文章撰稿前已發(fā)現(xiàn)生還46人遇難，僅26人生還。礦難悲劇再次上演，又一次的礦難不禁讓我們陷入沉重的思考。對煤礦管理的思考，更是對生命尊重的深思。

近期礦難回顧：

2009年11月21日，黑龍江新興煤礦發(fā)生礦難事故，遇難人數(shù)達107人。
2009年11月22日，湖南辰溪縣郭家灣煤礦發(fā)生礦難事故，遇難人數(shù)11人。
2009年1月6日，江西萍鄉(xiāng)礦業(yè)集團宜萍煤業(yè)公司由中鼎礦建公司組織在斜風井-125米煤巷垱頭施工時，頂棚發(fā)生漏垮事故，6人死亡。
2009年1月10日，云南曲靖市富源縣煤炭經(jīng)貿(mào)公司經(jīng)營的大河鎮(zhèn)篆灣煤礦1號基建井，發(fā)生坍塌事故，5人死亡，5人受傷。
2009年1月14日，吉林市樺甸市卓隆礦業(yè)公司井下罐籠升井發(fā)生事故，4人死亡。
2009年1月16日，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準格爾旗，神華集團包頭礦業(yè)有限責任公司黑岱溝露天礦發(fā)生使有害氣體涌出事件，5人死亡，2人受傷。
2009年3月8日，四川省宜賓市高縣白廟鄉(xiāng)芙蓉村煤礦發(fā)生透水事故，5人死亡。
2009年3月9日，內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準格爾旗聚能煤炭有限責任公司路鑫聚煤礦井下發(fā)生中毒事故，6人死亡，3人受傷。
2009年3月12日，甘肅武威市天?？h天祝隴德煤業(yè)有限公司發(fā)生瓦斯爆炸事故，6人死亡。
8月24日，貴州省六盤水市盤縣發(fā)生瓦斯窒息事故，4人死亡。
8月24日，山西省晉中市和順縣山西星光煤業(yè)有限責任公司發(fā)生瓦斯爆炸事故，14人死亡。
8月25日，云南省昭通市昭陽區(qū)季家老林發(fā)生瓦斯爆炸事故，4人死亡、1人受傷[48]。
8月25日，江西省萍鄉(xiāng)市上栗縣東源鄉(xiāng)虎塘沖煤礦發(fā)生透水事故，7人死亡。
8月26日，貴州畢節(jié)地區(qū)黔西縣江豐煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，7人死亡，3人受傷（其中1人重傷）。
8月28日，湖南郴州市北湖區(qū)原魯塘鎮(zhèn)積財石墨礦發(fā)生中毒窒息事故，15人死亡。
8月30日，重慶天府礦務(wù)局三匯三礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，3人獲救，7人死亡。此前2008年10月27日，該礦曾發(fā)生過礦難[62]。
9月4日，廣東韶關(guān)樂昌市北鄉(xiāng)鎮(zhèn)大灣螢石礦發(fā)生中毒事故，4人死亡。
9月6日，湖南婁底市冷水江市鐸山鎮(zhèn)茶子山煤礦發(fā)生局部瓦斯爆炸事故，6人獲救，6人死亡。

中國煤炭資源豐富，但同時也是礦難多發(fā)國，造成礦難死亡率高居不下除了管理問題之外更需要面對解決的問題是信息化設(shè)備不夠完備。

創(chuàng)羿科技市場部稱，近幾年來，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。2010年建設(shè)重點是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、煤礦數(shù)字化瓦斯遠程監(jiān)控系統(tǒng)。 創(chuàng)羿實驗室分析數(shù)據(jù)

顯示，煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)和煤礦數(shù)字化瓦斯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的預計投資將達到8.12億元，比2009年增長13.6%。
圖1：2010年煤礦安全信息化建設(shè)現(xiàn)狀



信息來源：創(chuàng)羿實驗室

RFID可助力煤礦安全系統(tǒng)完善
創(chuàng)羿科技認為，目前中國礦井尤其是國有重點煤礦在監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)的安裝比較完備，但是針對礦工本身的追蹤定位系統(tǒng)安裝使用率幾乎為零。

人員定位及追蹤就是將射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification）（以下簡稱RFID）應(yīng)用在煤礦安全管理系統(tǒng)中。RFID是上世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，它利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場），實現(xiàn)無接觸信息傳遞，達到物品識別的目的。簡單地說，就是非接觸地識別物品，瞬間獲取物品的大量信息。
圖2：2006年-2011年RFID市場規(guī)模



數(shù)據(jù)來源：創(chuàng)羿實驗室
圖3：2007年-2010年RFID應(yīng)用狀況



數(shù)據(jù)來源：創(chuàng)羿實驗室

RFID產(chǎn)品的主要應(yīng)用市場為：身份識別、物流管理、車輛管理、生產(chǎn)統(tǒng)計、產(chǎn)品核心組件跟蹤識別等等。但人員定位、資產(chǎn)管理應(yīng)用市場的增長率卻遠遠低于整體市場和其他應(yīng)用市場。
創(chuàng)羿科技認為，整體RFID市場在2006年呈現(xiàn)出迅猛增長的態(tài)勢，原因是居民第二代身份證工程的實施，預計到2010年，隨著消費者認知的深入和經(jīng)濟水平提高，資產(chǎn)追蹤、人員定位系統(tǒng)將成為RFID增長最強勁的市場，市場將迎來有一個發(fā)展高峰。RFID能夠給煤礦安全生產(chǎn)提供巨大幫助RFID在井下管理上的應(yīng)用，主要是以煤礦計算機管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)——井下管理系統(tǒng)為對象。將射頻識別技術(shù)應(yīng)用于煤礦管理系統(tǒng)，通過建立一個具有完整性、實時和靈活性的井下管理系統(tǒng)，對包括煤礦開采面計算、井下作業(yè)工人的作業(yè)計劃安排、工人進出巷道的權(quán)限管理、巷道人員分布、作業(yè)工人資料、安全物資流動等進行管理，實現(xiàn)井下管理信息化和可視化，同時提高煤礦生產(chǎn)管理和作業(yè)安全水平。
圖4：RFID煤礦管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖



定位系統(tǒng)主要實現(xiàn)井下人員及設(shè)備安全監(jiān)測工作。在坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝監(jiān)控節(jié)點,入井工作人員按照要求佩戴安裝電子標簽的腰帶,或佩戴裝有電子標簽的安全帽。RFID讀寫器通過固定頻率的射頻載波向電子標簽傳送信號,電子標簽(工作人員隨身佩戴)進入讀寫器的天線工作區(qū)域后被激活, 并將載有個人信息的射頻信號經(jīng)卡內(nèi)收發(fā)模塊發(fā)射出去; 讀寫器天線接收到電子標簽發(fā)來的射頻信號, 經(jīng)過處理后, 提取出個人信息, 通過現(xiàn)場總線送至井上監(jiān)控中心, 記錄井下工作人員經(jīng)過地點、時間、活動軌跡等實時信息。系統(tǒng)實現(xiàn)的最主要功能就是安全保障功能，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的歷史數(shù)據(jù)信息，可迅速了解井下人員記重要設(shè)備的分布情況，一旦有可能引起礦難的信息會馬上報警，假使出現(xiàn)礦難，更可對現(xiàn)場被困人員進行定位和搜尋，最高程度的減少人員及經(jīng)濟損失。

RFID技術(shù)在其他國家煤礦中已得到廣泛應(yīng)用

創(chuàng)羿實驗室分析數(shù)據(jù)顯示，美國國會在2006年，通過了《2006年煤礦改善與新應(yīng)急響應(yīng)法》，要求2009年以前所有煤礦必須為礦工配備基于RFID技術(shù)的人員定位及無線追蹤系統(tǒng)。此外，佛吉尼亞州還制定了自己的立法，要求煤礦在2007年7月前必須訂購無線及追蹤系統(tǒng)。英國的監(jiān)管措施更為嚴格，國家煤礦委員會制定了完備的“巡視員”制度，每個煤礦都有一名政府安全巡視員進行監(jiān)督，并通過人員定位及追蹤系統(tǒng)對地下作業(yè)人員進行隨時追蹤，監(jiān)督煤礦開采面及人員分布狀況。

中國RFID技術(shù)推進得到國家政策支持

目前，中國政府已經(jīng)通過制定扶持政策，實施科技專項，制定技術(shù)標準，組織產(chǎn)業(yè)隊伍，啟動應(yīng)用試點等工作，積極推動RFID技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2006年，國家金卡辦增設(shè)并成立了RFID應(yīng)用工作組，目前有23個部委（行業(yè)）參加了該工作組，共同推動金卡工程RFID應(yīng)用工作。2008年，RFID又被列入《國家金卡工程（2008—2013年）發(fā)展規(guī)劃》。為了從宏觀上規(guī)范和引導我國RFID的研發(fā)和應(yīng)用工作，2006年國務(wù)院15個相關(guān)部門達成共識并聯(lián)合頒布了《中國射頻識別（RFID）技術(shù)政策白皮書》，白皮書研究分析了國內(nèi)國際RFID技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，提出了我國的RFID技術(shù)戰(zhàn)略、中國RFID技術(shù)發(fā)展及優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域、推進產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略和宏觀環(huán)境建設(shè)。2007年，RFID技術(shù)又被列入《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南》和《高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》。
在政府對RFID技術(shù)的高度重視下，未來RFID產(chǎn)品在人員定位中的應(yīng)用會得到更好的發(fā)展，煤礦產(chǎn)業(yè)應(yīng)該提高自身的認知水平，積極把RFID應(yīng)用在安全生產(chǎn)中，以減少礦難數(shù)量及人員傷亡。

煤礦井下解決方案

創(chuàng)羿科技礦山井下人員定位及井下工作環(huán)境監(jiān)控方案

總體考慮：
以盡可能低的成本，先有效可靠地實現(xiàn)井下人員定位和工作環(huán)境監(jiān)控的基本功能，在此基礎(chǔ)上再進一步以改進和增加系統(tǒng)的功能。因而，本方案將盡可能利用井下現(xiàn)有的通信設(shè)施和條件。另外，為了減少讀寫定位基站的使用數(shù)量以降低成本，人員定位采用了分區(qū)段考勤定位的方式（這也是目前煤礦井下人員定位普遍采用的方式）當然也可采用全信號覆蓋的精確定位方式（需要更多的讀寫器基站）。

系統(tǒng)的總體方案和功能：

根據(jù)井下的具體情況，將井下分為若干個區(qū)段，每個區(qū)段兩端皆設(shè)有一個讀寫器基站，每一個基站通過現(xiàn)有井下通信電纜和礦山通信系統(tǒng)與監(jiān)控中心相連，在沒有鋪設(shè)通信電纜的地方，使用無線中繼的方式與井下通信系統(tǒng)相連；讀寫器基站對每一個經(jīng)過或停留在其信號覆蓋區(qū)內(nèi)的的無線身份卡進行讀寫，并通過無線的方式對附近幾百米范圍內(nèi)的瓦斯，溫度，濕度，風速等傳感器進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時通過無線的方式指揮報警喇叭，廣播傳達來自監(jiān)控中心的報警和呼叫（參見附圖）： 無線身份卡：使用一節(jié)一次性5# 鋰電池驅(qū)動（煤礦井下需要使用防暴電池）電池壽命可達兩年以上。每一個無線身份卡可以有不同的封裝外型，例如別在腰帶上的BB機式，非煤礦礦山還可考慮安裝在頭盔上，無線身份卡上還可安裝一個報警按鈕，緊急情況時，工作人員可按按鈕報警，報警信號將通過讀寫器基站傳往管理控制中心；傳感器：傳感器也使用電池驅(qū)動（非金屬礦可使用1 -2 節(jié) 一次性5#鋰電池），除了每隔一定時間，例如5秒或10秒向讀寫器基站發(fā)送數(shù)據(jù)信號外，當傳感器測量的值，超過預先設(shè)定的限值時，傳感器將立即向讀寫器連續(xù)發(fā)送預警或正式報警信號；讀寫器：讀寫器通過井下供電系統(tǒng)取電，讀寫器定時（例如每隔30秒鐘）將所采集到的無線身份卡號，（還可包括用于進一步精確定位所需的信號強度值）以及傳感器的編號及物理量信息，打包傳往監(jiān)控中心，或采用由控制中心輪巡的方式來讀取。通過發(fā)送數(shù)據(jù)包的讀寫器基站的編號和傳感器的編號，我們就能確定礦工的位置，以及不同位置，不同時間的瓦斯?jié)舛?，溫度，濕度等信息。讀寫器一接收到來自礦工或傳感器的報警信號，將立即轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心。

原則上，現(xiàn)有井下的通信系統(tǒng)可以不變，我們所提供的人員定位和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，只不過通過現(xiàn)有的井下通信系統(tǒng)，向礦井管理監(jiān)控中心定時提供了人員的位置信息，和井下不同位置的工作環(huán)境條件信息而已。

關(guān)鍵技術(shù)問題：
1．讀寫距離

按照2007年國家頒布的煤礦井下人員定位系統(tǒng)的最新規(guī)定：要求能將以5米/秒速度，同時經(jīng)過一個讀寫器基站的80個礦工的無線身份卡號，完全記錄下來。這就是說，讀寫器必須要在80個礦工經(jīng)過其信號覆蓋區(qū)域的有限時間內(nèi)，完成所有電子標簽ID號的采集任務(wù)。因而，讀寫器的讀取速度必須要快，同時讀寫器基站的信號覆蓋范圍（與電子標簽的通信距離）要遠，讀寫可靠性要高（減少讀寫器讀寫出錯時，重新讀寫的次數(shù)）并能很好地解決信號碰撞問題。

2．電池壽命
由于無源電子標簽系統(tǒng)只能使用方向性要求極高的近距離讀寫方式，顯然不適用于這種應(yīng)用場合，而有源電子標簽，涉及到電池的使用壽命問題和卡的價格成本問題，如果使用可充電電池（注意在存在瓦斯爆炸風險的煤礦中，對所使用的電池的種類還有一定的要求），則無疑將增加無線身份卡的生產(chǎn)成本和維護使用成本，如果使用一次性電池，則對卡的平均功耗有較高的要求，這就要求無線身份卡實際工作時間越少越好，這也就增加了滿足前述要求的難度。成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司利用自身的技術(shù)優(yōu)勢和專利節(jié)電技術(shù)，不僅能夠完全滿足以上讀寫速度的要求，而且能夠做到使用一節(jié)一次性5號鋰電池，可以3年不更換（相關(guān)規(guī)定為兩年），這就大大降低了整個系統(tǒng)的安裝成本和運營成本，并方便了使用。

3．礦工行走方向判別
由于國家在井下人員定位管理系統(tǒng)的規(guī)定中，表述的是分區(qū)段定位的方式，即采用記錄進出某個特定區(qū)域的井下工作人員的辦法，來確定哪些人員某個時刻在某個區(qū)域內(nèi)的定位方法，因而，這就要求讀寫器基站能夠判別井下工作人員經(jīng)過基站時的行走方向。使用我公司自己研制生產(chǎn)的袖珍定向天線，可以很容易解決這個問題。

一些具體細節(jié)：
1． 讀寫器基站的具體布置，應(yīng)參照國家2007年相關(guān)文件中的規(guī)定來執(zhí)行。

2． 在有通信線攬的地方，讀寫器基站直接通過線纜與系統(tǒng)計算機相連接，在個別沒有通信線纜的地方，可以利用基站讀寫器的無線中繼功能，來與井下通信系統(tǒng)相連接。我們的讀寫器基站都具有RS232接口或RS485接口，或者可以通過RS232/RS485 轉(zhuǎn)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換接器，與以太網(wǎng)相連接。

3． 我們讀寫器與無線身份卡電子標簽在井下的可靠通信距離為100 - 150米左右，視井下的具體情況而定，在實際應(yīng)用時，當無線身份卡采用某些遮擋較強的防暴封裝時，不低于80米，采用袖珍定向天線（便于判別礦工經(jīng)過基站時的行走方向），通信距離大于150 米。這樣一個讀寫器可以覆蓋150 – 200米的通信距離；在可視情況下，讀寫器與傳感器之間的通信距離大于500米；讀寫器與讀寫器之間的通信距離大于1000米。

4． 由于采用了我們獨有的節(jié)電專利技術(shù)，無線身份卡的電池使用壽命可達三年以上，這一點已經(jīng)在我們高速公路上的項目得到證實。

5． 無線身份卡上有一個報警按鈕，身份卡平常處于周期性工作狀態(tài)；在緊急情況下，礦工也可通過連續(xù)按壓按鈕發(fā)送報警信息。

6． 需要說明的是：我們向客戶提供的僅僅是通信模塊和讀寫器基站，和相應(yīng)的人員定位以及傳感器數(shù)據(jù)采集軟件，以及與此模塊相關(guān)的功能保證，我們只保證我們的產(chǎn)品能夠按照客戶預先提出的人員位置信息采集，和傳感器數(shù)據(jù)采集方式工作，并不負責整個系統(tǒng)的集成，系統(tǒng)安裝和系統(tǒng)維護，模塊的防爆封裝以及申請本安認證等工作，都是由用戶自己來承擔的。在我們產(chǎn)品的價格中，只包括了對客戶通過電話，以及在本公司所在地進行的技術(shù)培訓服務(wù)（但不包括前往用戶所在地進行的現(xiàn)場技術(shù)支持的服務(wù)）。