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(jié)車皮承擔人員、設備和物資的運輸。車皮管理交由運輸工區(qū)進行日常維護與保養(yǎng)，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(yǎng)不規(guī)范，雖分類清楚，但編號混亂，重號、斷號現(xiàn)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(huán)節(jié)多、巷道復雜，作業(yè)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(fā)展，射頻識別RFID技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)電子標識技術(shù)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(shù)進行規(guī)范化管理。

2 車皮標識技術(shù)

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(wǎng)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(shù)特點及選型

電子標識技術(shù)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(shù)。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?？蛇_數(shù)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(shù)發(fā)展停滯不前。

近些年隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無源標簽取得了跳躍式的發(fā)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)的電子標簽主要分為6B和6C兩類，其中6C技術(shù)在6B技術(shù)上演變而來。近年來，6C技術(shù)發(fā)展較快，6B技術(shù)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(qū)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，6B和6C兩類標簽內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的公共組成區(qū)域包括：TID（標簽標識）區(qū)、User（用戶）區(qū)、Password（密碼）區(qū)，6C標簽較6B標簽多一個EPC（電子商品代碼）區(qū)。在上述區(qū)域中，EPC區(qū)、User（用戶）區(qū)和Password（密碼）區(qū)支持讀寫（R/W）操作，用戶可根據(jù)使用需求對上述區(qū)域進行寫入或者讀出操作。TID區(qū)僅為只讀區(qū)域，用戶只能獲取數(shù)值，不能用于修改。同時，TID區(qū)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(nèi)部數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

在需要對標簽進行讀寫訪問的應用中，User區(qū)是用戶較為常用的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，但其訪問步驟需要2步：第一步，獲取標簽TID數(shù)據(jù)；第二步，利用獲取的TID數(shù)據(jù)再獲取User區(qū)數(shù)據(jù)。

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(qū)即可，并且EPC區(qū)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(nèi)部。根據(jù)6C標簽的內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)，宜選用EPC作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。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(yè)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(fā)相應的App軟件。

按照數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，將車型車號與用戶數(shù)據(jù)進行關聯(lián)對應，標簽卡內(nèi)部在EPC區(qū)寫入用戶數(shù)據(jù)2Byte。流程B的設計思路是將車皮屬性數(shù)據(jù)，全部寫入標簽卡內(nèi)，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(tǒng)下發(fā)的數(shù)據(jù)。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(yè)人員文化水平不高、數(shù)據(jù)收集難度大等。

首先，在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)相比具體車號信息而言，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行關聯(lián)映射，須編訂一套映射規(guī)則實現(xiàn)編碼與解碼過程，編碼數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)到EPC區(qū)，操作過程需4步且數(shù)據(jù)大多為檢索查找速度慢；流程B中只需3步，且車號環(huán)節(jié)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(jié)語

上述設計方法，雖能夠?qū)ΦV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(qū)分和跟蹤，并且在計算機系統(tǒng)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(xiàn)車皮的惟一性標識。

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