基于RFID射频精准定位的智能开采研究与应用

　　一、项目背景

　　近年来随着智能开采技术的不断发展，装备和新工艺不断更新换代,在智能开采中，对采煤机位置的精准定位是能否实现智能开采的关键，只有准确无误地获取煤机的准确位置，才能实现工作面的智能化开采，进而提高生产效率。传统工作面采煤系统通常采用红外定位的方式对采煤机的位置进行检测，实现工作面的自动跟机移架、推溜等动作，采用红外定位技术实现对采煤机的精准定位，要求对支架接收器和采煤机上的接收器和发射器位置和角度保持一致，中间不能有障碍物，周围粉尘、光照等环境因素对红外光影响较大，支架红外接收器接收到的煤机位置信号存在延时、中断、跳架等现象，无法获取采煤机的精准位置信息，导致液压支架无法完成一系列智能化动作，工作面的智能化开采受到较大影响。

　　二、研究内容

　　1.技术原理

　　RFID射频定位技术射频识别(RFID)是一项非接触式自动识别技术,在综采工作面采用微波射频(2.45GHz)频段，对接收到的射频信号功率进行计算和优化，转化为位置坐标实现基于RFID的精准定位。

　　2.系统组成

　　该射频定位系统由计算上位机、总线转换器、射频接收器、射频信号中继器、射频发射器;采煤机定位数据分析控制由采煤机射频发射控制器、射频信号中继器接收传输给液压支架射频接收控制器组成。

　　3.系统构建

　　采煤机上位机、工控平台和数据交换机安装在顺槽集中控制室内。采煤机上位机通过交换机和工控平台相连，与此同时采煤机的数据也通过工作面数据传输平台，接入到工控平台，实现数据双向通讯。射频发射控制器安装在采煤机上，射频接收控制器和射频信号中继器安装在液压支架上。如图1所示。

　　图1 设备布置示意图

　　RFID定位系统主要实现采煤机精准定位，为工作面跟机拉架推溜提供基础定位数据，实现工作面采煤设备智能控制。该系统需通过由以太网液压支架控制器组成的工作面以太网数据传输平台，将液压支架电液控制系统，三机控制子系统，采煤机控制子系统，工作面视频系统，泵站控制子系统，顺槽皮带控制子系统，供电系统，环境数据，以及基于微波射频技术的工作面人员定位系统，集成到采用 VISTWO 技术的工控自动化平台上。工控自动化平台采用同一数据库，同一显示控制平台，通过数据分析，采用预警和报警机制，实现系统远程控制，自动化控制和智能控制，实现综采工作面人员、支架设备和运行环境一体化协调管控。如图2所示。

　　图2 现场射频中继器及发射器

　　3.技术特点

　　(1)在采煤机机身中部将红外发射器改装为RFID射频定位装置，实现对采煤机位置的精准定位，定位精度在±10cm。

　　(2)设计应用RFID射频精准人员定位系统，实现对工作面内人员的精确定位和实时动态监测，定位精度在±10cm。

　　(3)设计应用RFID射频定位采煤机控制系统，实现采煤机运行参数监控功能、液压支架远程控制功能、采煤机与支架防干涉功能、人员进入危险区域自动保护功能、采煤机路径规划及工作面高度修正功能。

　　(4)采煤机外置射频定位技术在特厚煤层大采高综放工作面应用属于行业领先水平。

　　三、应用效果

　　该射频定位装置成功应用在61605工作面，实现了液压支架对采煤机位置的精准监测，信号传输质量、定位精度、抗干扰能力等均达到智能开采设计要求。

　　通过综采系统上使用RFID射频定位技术，实现61605工作面的智能开采，工作面直接作业人数从原来的12人降至5人，当天累计减少工作面直接作业人员14人，年节省人工成本168万元(按照平均12万/年/人计算)，人均采煤工效提高92%，达到减人增效的目的。

　　四、推广应用

　　RFID射频定位装置具有能耗低、适应性强、稳定性好、精度高等优点，在龙王沟煤矿61605工作面成功应用后，达到了对采煤机的精准定位的目的，实现了采煤工作面的智能开采，取得了良好的效果，为周边矿井工作面智能化建设和改造提供了示范，具有较强的应用价值。

　　项目单位：鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司

　　联 系 人：杨德忠 15504775516