基于RFID射頻精準定位的智能開采研究與應用

　　一、項目背景

　　近年來隨著智能開采技術的不斷發展，裝備和新工藝不斷更新換代,在智能開采中，對采煤機位置的精準定位是能否實現智能開采的關鍵，只有準確無誤地獲取煤機的準確位置，才能實現工作面的智能化開采，進而提高生產效率。傳統工作面采煤系統通常采用紅外定位的方式對采煤機的位置進行檢測，實現工作面的自動跟機移架、推溜等動作，采用紅外定位技術實現對采煤機的精準定位，要求對支架接收器和采煤機上的接收器和發射器位置和角度保持一致，中間不能有障礙物，周圍粉塵、光照等環境因素對紅外光影響較大，支架紅外接收器接收到的煤機位置信號存在延時、中斷、跳架等現象，無法獲取采煤機的精準位置信息，導致液壓支架無法完成一系列智能化動作，工作面的智能化開采受到較大影響。

　　二、研究內容

　　1.技術原理

　　RFID射頻定位技術射頻識別(RFID)是一項非接觸式自動識別技術,在綜采工作面采用微波射頻(2.45GHz)頻段，對接收到的射頻信號功率進行計算和優化，轉化為位置坐標實現基于RFID的精準定位。

　　2.系統組成

　　該射頻定位系統由計算上位機、總線轉換器、射頻接收器、射頻信號中繼器、射頻發射器;采煤機定位數據分析控制由采煤機射頻發射控制器、射頻信號中繼器接收傳輸給液壓支架射頻接收控制器組成。

　　3.系統構建

　　采煤機上位機、工控平臺和數據交換機安裝在順槽集中控制室內。采煤機上位機通過交換機和工控平臺相連，與此同時采煤機的數據也通過工作面數據傳輸平臺，接入到工控平臺，實現數據雙向通訊。射頻發射控制器安裝在采煤機上，射頻接收控制器和射頻信號中繼器安裝在液壓支架上。如圖1所示。

　　圖1 設備布置示意圖

　　RFID定位系統主要實現采煤機精準定位，為工作面跟機拉架推溜提供基礎定位數據，實現工作面采煤設備智能控制。該系統需通過由以太網液壓支架控制器組成的工作面以太網數據傳輸平臺，將液壓支架電液控制系統，三機控制子系統，采煤機控制子系統，工作面視頻系統，泵站控制子系統，順槽皮帶控制子系統，供電系統，環境數據，以及基于微波射頻技術的工作面人員定位系統，集成到采用 VISTWO 技術的工控自動化平臺上。工控自動化平臺采用同一數據庫，同一顯示控制平臺，通過數據分析，采用預警和報警機制，實現系統遠程控制，自動化控制和智能控制，實現綜采工作面人員、支架設備和運行環境一體化協調管控。如圖2所示。

　　圖2 現場射頻中繼器及發射器

　　3.技術特點

　　(1)在采煤機機身中部將紅外發射器改裝為RFID射頻定位裝置，實現對采煤機位置的精準定位，定位精度在±10cm。

　　(2)設計應用RFID射頻精準人員定位系統，實現對工作面內人員的精確定位和實時動態監測，定位精度在±10cm。

　　(3)設計應用RFID射頻定位采煤機控制系統，實現采煤機運行參數監控功能、液壓支架遠程控制功能、采煤機與支架防干涉功能、人員進入危險區域自動保護功能、采煤機路徑規劃及工作面高度修正功能。

　　(4)采煤機外置射頻定位技術在特厚煤層大采高綜放工作面應用屬于行業領先水平。

　　三、應用效果

　　該射頻定位裝置成功應用在61605工作面，實現了液壓支架對采煤機位置的精準監測，信號傳輸質量、定位精度、抗干擾能力等均達到智能開采設計要求。

　　通過綜采系統上使用RFID射頻定位技術，實現61605工作面的智能開采，工作面直接作業人數從原來的12人降至5人，當天累計減少工作面直接作業人員14人，年節省人工成本168萬元(按照平均12萬/年/人計算)，人均采煤工效提高92%，達到減人增效的目的。

　　四、推廣應用

　　RFID射頻定位裝置具有能耗低、適應性強、穩定性好、精度高等優點，在龍王溝煤礦61605工作面成功應用后，達到了對采煤機的精準定位的目的，實現了采煤工作面的智能開采，取得了良好的效果，為周邊礦井工作面智能化建設和改造提供了示范，具有較強的應用價值。

　　項目單位：鄂爾多斯市國源礦業開發有限責任公司

　　聯 系 人：楊德忠 15504775516