系统-非煤矿山安全避险“六大系统”建设解读2011(成都.ppt

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1、非煤矿山安全避险 “六大系统”建设解读,中南大学资源与安全工程学院 邓红卫 教授 博士 TEL:13974855898 EMAIL:,一、引言,二、“六大系统”简介,三、 “六大系统”建设,内容提纲,智利矿难救援奇迹的启示,智利圣何塞铜矿名被困矿工在经过长达天的漫长等待后，终于迎来了获救的一天。当地时间日时分，首名矿工弗洛伦西奥阿瓦洛斯随“凤凰”号搭载舱，穿过长达米的救生隧道，重见天日。,5,政府牵头 分工明确,机制健全 冷静自救,依靠科技 注重细节,成功启示,智利武警、军队、消防人员以及政府各级部门联合行动，展开救援。与此同时，组织了分工明确、业务专业、各司其职的救援团队。,井下紧急避难所对

2、于矿工在救援人员实施救助前延续生命起到了关键作用。每人每小时可以吃两汤勺的罐头鱼、半片饼干和半杯牛奶。心理专家指出，过硬的心理素质和冷静的头脑保证了矿工们能够在救援人员到来前和施救过程中，尽可能地延长生命。,两个月的救援过程，高技术无疑起到了至关重要的作用。大到营救过程中使用的重型挖掘机和“胶囊”搭载舱，小到安慰矿工心灵的投影仪和灭菌铜纤维短袜，这些高技术产品在帮助援救矿工的同时，也保证了他们在井下的生活质量。,引 言,引 言,2010年内连续发生6起特别重大事故,2010年3月28日，山西省临汾市乡宁县王家岭煤矿发生透水事故。153人被困井下，其中115人成功获救，死亡38人。,事故多发的八

3、个重点行业领域:,煤矿、非煤矿山 交通运输、建筑施工 危险化学品、烟花爆竹 民用爆炸物品、冶金,2010年8月5日,智利圣何塞铜矿33名矿工被困位于地面以下700米处, 69天后成功获救，在营救过程中，井下应急避难所发挥重要作用。,2010年3月28日，山西省临汾市乡宁县王家岭煤矿发生透水事故。153人被困井下，其中115人成功获救，死亡38人。,国家安全监管总局国家煤矿安监局关于 建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知 安监总煤装2010146号,根据国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）、国家安全监管总局关于印发金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和

4、监督检查暂行规定的通知（安监总管一2010168号）等相关文件要求，2012年12月底前，地下矿山必须建设安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等系统（统称安全避险“六大系统”）。,安全避险“六大系统”背景,国发201023号文,“不是法律的法律”,国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知 2010年7月19日印发,温总理批示,“要在做好事故抢险救援、调查处理、开展安全生产大检查的同时，结合转变发展方式，从根本上提高企业技术水平、安全标准和管理能力。”,1、从3月底开始调研 安全监管总局会同工业和信息化部、发展改革委、国资委等部门。 2、5

5、月14日张德江副总理听取汇报 3、10多次修改。国务院应急办具体指导协调，广泛征求了发展改革委等27个部门的意见。 4、7月7日，国务院第118次常务会议审议 5、7月19日，正式出台。,起草过程,黄毅：文件出台的三点考虑,它是继2004年国务院关于进一步加强安全生产工作的决定、2005年国务院第116次常务会议提出的安全生产12项治本之策之后，国务院出台的又一个指导全国安全生产的纲领性文件，意义重大、影响深远，必将对加强企业安全生产工作，推进全国安全生产形势持续稳定好转起到关键性作用。,“抓住了根本的”纲领性文件,三、建设坚实的技术保障体系 9.强制推行先进适用的技术装备。煤矿、非煤矿山要制

6、定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成。逾期未安装的，依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。,安全避险“六大系统”建设安装完成时间要求,三、全面加强非煤矿山企业安全生产保障能力建设 13.强制推行先进适用的技术装备。地下矿山要安装使用监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备；三等以上尾矿库要安装全过程在线安全监控系统要利用“金安”工程，积极推进非煤矿山安全生产信息化建设，建立综合的安全生产管理信息平台，建设数字化矿山示范工程，提高企业安

7、全防范水平。,一、提高对煤矿建设完善安全避险“六大系统”重要性的认识 二、建设完善安全避险“六大系统”的目标要求 三、加强对建设完善安全避险“六大系统”的组织领导 四、加强对安全避险“六大系统”的管理 五、加强对建设安全避险“六大系统”的监管监督,金属非金属矿山安全规程（GB16423-2006） 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2007) 煤矿井下作业人员管理系统使用规范（AQ1048-2007） 煤矿安全规程 防治煤与瓦斯突出规定（国家安全监管总局令第19号） 金属非金属地下矿山通风技术规范（AQ2013-2008） 关于进一步加强企业安全生产规范化建设严格落实企业安

8、导意见（安监总2010139号）,六大系统简介,一、监测监控系统,1.2基本要求：,1.1系统简介：,通过建立健全监测监控系统，实现对矿井下CO气体浓度、风速、地压、提升系统的动态监控，完善紧急情况下及时断电撤人制度，为井下安全管理及避险救援提供决策和调度、指挥的依据。,二、井下人员定位系统,2.1系统简介：,井下人员定位系统是应用现代无线电通讯技术中的信令技术及无线发射接收技术，结合目前数据通讯、数据处理及图形展示软件等技术，及时、准确将井下各个区域人员和移动设备情况动态反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员和移动设备的总数及分布状况。,基本要求：,井下人员定位系统,三、紧急避

9、险系统,3.1系统简介：,通过建立救生舱、避难硐室等紧急避险系统，实现矿井下灾害突发紧急情况下的安全避险，为井下作业人员提供应急的生存空间。井下紧急避险系统一般分为自救设备、避险区域、避难场所三级避险系统。,3.2基本要求：,永久避难硐室,移动救生舱,四、压风自救系统,4.1系统简介：,按照所有采掘作业地点在灾变时期能够提供压风供气的要求，进一步健全完善压风自救系统。矿井地面压风系统安装要求：空压机必须安装在地面；井下压风管路要采取保护措施，防止灾变破坏；还需在采掘工作面附近巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置及回风道有人作业等处设置压风自救装置。通过完善压风自救系统，确保在井下发生

10、灾变时，现场作业人员有充分的氧气供应，防止发生窒息事故。,4.2基本要求：,压风自救系统,五、供水自救系统,5.1系统简介：,必须按照保证各采掘作业地点都能够实现在灾变时期为井下被困人员提供应急供水的要求，进一步完善井下供水系统。各永久性防尘水池容量必须满足用水量要求，并设有备用水池；供水管路应敷设到所有能产生粉尘和沉积粉尘的地点，并且在需要用水冲洗和喷雾的巷道内按规定间距装设三通及阀门；要加强管路维护，保证阀门开关灵活。通过完善供水施救系统，在灾害发生后为井下作业人员提供清洁水源或必要的营养液。,5.2基本要求：,六、通信联络系统,6.1系统简介：,在主要硐室、采掘作业地点设置联络电话，且重

11、要场所的电话必须采用直通式电话；推广使用井下无线通讯系统，使有线和无线通讯系统互为备用，提高井下通讯系统的可靠性和抗灾变能力；要在采区、水平、矿井等高点设置电话，保证发生水灾时能够为被困人员提供通信联络。通过完善通信联络系统，实现井上下和各个作业地点通信通畅，为防灾抗灾和快速抢险救灾提供准确信息。矿井井筒通讯电缆线路一般分设两条通讯电缆，从不同的井筒进入井下配线设备，其中任何一条通讯电缆发生故障，另一条通讯电缆的容量应能担负井下各通讯终端的通讯能力。井下通讯终端设备，应具有防水、防腐、防尘功能。,程潮井下移 动通信系统,6.2基本要求：,矿 用 防 尘 防 湿 电 话 机,2010年国办23号

12、文国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知强制性地要求煤矿和非煤矿山要在3年内完成安全监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统安全避险“六大系统”的安装。逾期未安装的，将依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。,三、 “六大系统”建设,安全避险“六大系统”建设是提高应急救援能力和灾害处置能力、保障矿井人员生命安全的重要手段，是全面提升矿山安全保障能力的技术保障体系。建设与完善“六大系统”是落实科学发展观，坚持以人为本、安全发展理念在矿山安全生产工作的重要体现。,金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范（AQ 20312011）、 金属非金属地下矿山安全避险

13、“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知等。,监测监控系统： 由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息采集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态、地压等。,金属非金属地下矿山应依据GB16423-2006的要求和矿山实际建设完善监测监控系统。 监测监控系统应进行设计，监测监控中心设备应有可靠的防雷和接地保护装置。 电缆和光缆敷设应符合GB16423-2006中6.5.2的相关规定。 主机应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生

14、产调度室设置显示终端。 主机和分站的备用电源应能保证连续工作2h以上。 监测监控系统应具有矿用产品安全标志。系统安装完毕和大修后，应按产品使用说明书的要求进行测试、调校，经验收合格后方能使用。 井下分站应安装在便于人员观察、调试、检验，且围岩稳固、支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安装时应垫支架或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于0.3m。,数据显示,传输,存储,处理,打印,声光报警,控制, ,安全监测监控系统,监测监控系统的基本概念,用于过程监测，安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出,除监测外还参与一些的开关量控制，如断电、闭锁等,监测系统,监测监控系统,安全监测系统的构

15、成与功能,安全监测系统的体系结构,矿井安全监控系统组成示意图,主机,主机,数据处理器,文件处理器,电视墙,路由器,终端,主站,打印机,打印机,分站,分站,电源,电源,执行机构,模拟量传感器,开关量传感器,执行机构,模拟量传感器,开关量传感器,井上部分,井下部分,UPS,矿井安全监控系统的组成,地下矿山应配置足够的便携式气体检测报警仪。便携式气体检测报警仪应能测量一氧化碳、氧气、二氧化氮浓度，并具有报警参数设置和声光报警功能。 人员进入独头掘进工作面和通风不良的采场之前，应开动局部通风设备通风，确保空气质量满足作业要求；人员进入采掘工作面时，应携带便携式气体检测报警仪从进风侧进入，一旦报警应立即

16、撤离。,一氧化碳或二氧化氮传感器的设置应符合以下要求： 每个生产中段和分段的进、回风巷靠近采场位置应设置一氧化碳或二氧化氮传感器； 压入式通风的独头掘进巷道，应在距离回风出口510m回风流中设置一氧化碳或二氧化氮传感器；抽出式和混合式通风的独头掘进巷道，应在风筒出风口后1015m处设置一氧化碳或二氧化氮传感器； 带式输送机滚筒下风侧1015m处应设置一氧化碳和烟雾传感器； 传感器应垂直悬挂，距巷壁应不小于0.2m。一氧化碳传感器和烟雾传感器距顶板应不大于0.3m，二氧化氮传感器距底板应不高于1.6m。 一氧化碳报警浓度不应高于24ppm，二氧化氮报警浓度不应高于2.5ppm。,一氧化碳或二氧化

17、氮传感器的设置应符合以下要求： 每个生产中段和分段的进、回风巷靠近采场位置应设置一氧化碳或二氧化氮传感器； 压入式通风的独头掘进巷道，应在距离回风出口510m回风流中设置一氧化碳或二氧化氮传感器；抽出式和混合式通风的独头掘进巷道，应在风筒出风口后1015m处设置一氧化碳或二氧化氮传感器； 带式输送机滚筒下风侧1015m处应设置一氧化碳和烟雾传感器； 传感器应垂直悬挂，距巷壁应不小于0.2m。一氧化碳传感器和烟雾传感器距顶板应不大于0.3m，二氧化氮传感器距底板应不高于1.6m。 一氧化碳报警浓度不应高于24ppm，二氧化氮报警浓度不应高于2.5ppm。,开采高含硫矿床的地下矿山，还应在每个生产

18、中段和分段的进、回风巷靠近采场位置设置硫化氢和二氧化硫传感器。 硫化氢和二氧化硫传感器的安装位置距底板应不高于1.6m，温度和烟雾传感器距顶板应不大于0.3m。 硫化氢报警浓度不应高于6.6ppm，二氧化硫报警浓度不应高于5.3ppm。 开采含铀（钍）等放射性元素的地下矿山，应监测井下空气中氡（钍射气）及其子体浓度，氡及其子体的监测应符合EJ378-1989的规定。,井下总回风巷、各个生产中段和分段的回风巷应设置风速传感器。 主要通风机应设置风压传感器，传感器的设置应符合AQ2013.3中主要通风机风压的测点布置要求。 风速传感器应设置在能准确计算风量的地点。 风速传感器报警值应根据AQ201

19、3.1确定。 主要通风机、辅助通风机、局部通风机应安装开停传感器。,通风质量监测系统网络拓扑结构,提升人员的井口信号房、提升机房，以及井口、马头门（调车场）等人员进出场所，应设视频监控。 紧急避险设施及井下爆破器材库、油库、中央变电所等主要硐室，应设视频监控。安装在井下爆破器材库和油库的视频设备应具备防爆功能。 井口提升机房应设有视频监控显示终端，用于显示井口信号房、井口、马头门（调车场）等场所的视频监控图像。 视频监控的功能与性能设计、设备选型与设置、传输方式、供电等应符合GB50395-2007的规定。 视频监控图像质量的性能指标应符合GB50198-1994的规定。,对于在需要保护的建筑

20、物、构筑物、铁路、水体下面开采的地下矿山，应进行地压或变形监测，并应对地表沉降进行监测。 存在大面积采空区、工程地质复杂、有严重地压活动的地下矿山，应进行地压监测。 变形监测的等级和精度要求应满足GB50026-2007有关要求。,地压监测系统网络拓扑结构,应制定监测监控系统运行维护管理制度及监测监控人员岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。 应指定人员负责监测监控系统的日常检查与维护工作。 监测监控设备应定期进行调校，传感器经过调校检测误差仍超过规定值时，应立即更换。 系统发出报警信息时，监测监控中心值班人员应按规定程序及时处置，处置结果应记录备案。 应建立以下台账及报表： 每3个月应对

21、监测监控数据进行备份，备份的数据保存时间应不少于2年，视频监控的图像资料保存时间应不少于1个月。,图1 矿井安全生产监控系统,工作原理,传感器将被测物理量转换为电信号，并具有显示和声光报警功能（有些传感器没有显示、或没有声光报警）。 执行机构（含声光报警及显示设备）将控制信号转换为被控物理量。 分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给主站（或传输接口），同时，接收来自主站（或传输接口）多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站（或传输接口）传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。,工作原理,电源箱将交流电网电源转换为系

22、统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。 传输接口接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。 主机一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、联网等。,KJ75安全生产监测系统软件简介,采用了多种先进的工业控制软件技术、计算机网络技术、互联网等技术进行开发，博采众长，集多种优势为一体，新系统软件可在98/2000/NT/ME/XP多

23、种环境下可靠运行；实现对矿井安全生产的各种环境及生产工况的监测，如甲烷、一氧化碳、温度、负压、速度、压力、电流、电压、功率以及煤位采集、显示、存储、报警、打印等；各级矿领导和主管生产、通风的人员通过网络工作站，使用专用图形浏览软件或使用通用IE浏览器软件就可观看以动态图形、文字、数据、报表、声音、历史曲线图、实时趋势图等方式直观、形象的显示各种现象工况画面，随时掌握安全/生产监控系统的情况；系统具有强大的网络功能，可方便实现与其它监测系统的联网，并支持与矿务局远程监测系统联网。系统高效、灵活，既可以是单通道或多通道的区域监控系统也可以是基于计算机网络的大型监控系统，控制范围从几个点直至512个

24、点。,KJ75安全生产监测系统软件简介,也可以是基于计算机网络的大型监控系统，控制范围从几个点直至512个点。KJ75系统不仅能够准确、及时地反映井下环境参数，达到对事故的早期预测、对事故进行必要的处理，而且还能为生产调度及时提供各种设备的运行状况，进而有效的指挥生产。,井下人员定位系统,金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范(AQ2032-2011)、 金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定、国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知等。,井下人员定位系统,井下最多同时作业人数不少于30人的金属非金属地下矿山应建立完善人员定位系统；井下最多同时作业人数少于30人的金

25、属非金属地下矿山应建立完善人员出入井信息管理制度，准确掌握井下各个区域作业人员的数量。 人员定位系统应进行设计，并按照设计要求进行建设。主机应安装在地面，并双机备份，且应在矿山生产调度室设置显示终端。 人员出入井口和重点区域进出口等地点应安装分站（读卡器）。 分站（读卡器）应安装在便于读卡、观察、调试、检验，且围岩稳固、支护良好、无淋水、无杂物、不容易受到损害的位置。 主机及分站（读卡器）的备用电源应能保证连续工作2h以上。 识别卡应专人专卡，并配备不少于经常下井人员总数10%的备用卡。 应配备检测识别卡工作是否正常的装置，工作不正常的识别卡严禁使用。 电缆和光缆敷设应符合GB16423-20

26、06中6.5.2的相关规定。 人员定位系统应取得矿用产品安全标志。,3、井下人员定位系统,监测功能： -监测携卡人员出/入井时刻、出/入重点区域时刻等； -识别多个人员同时进入识别区域。 管理功能： -携卡人员个人基本信息，主要包括卡号、姓名、身份证号、出生年月、职务或工种、所在部门或区队班组； -携卡人员出入井总数、个人下井工作时间及出入井时刻信息； -重点区域携卡人员基本信息及分布； -携卡工作异常人员基本信息及分布，并报警； -携卡人员下井活动路线信息； -携卡人员统计信息，主要包括工作地点、月下井次数、时间等； -按部门、区域、时间、分站（读卡器）、人员等分类信息查询功能； -各种信息

27、存储、显示、统计、声光报警、打印等功能。,井下人员定位系统,主要技术指标： -最大位移识别速度不小于5m/s； -并发识别数量不小于80； -漏读率不大于10-4； -巡检周期不大于30s； -识别卡与分站（读卡器）之间的无线传输距离不小于10m。,当班井下作业人员数少于30人,建立人员出入井信息管理系统,井下各个作业区域人员的动态分布及变化情况监控,人员入井信息管理系统应保证准确掌握井下各个区域作业人员人数,井下人员定位系统,应绘制人员定位系统布置图，并根据实际情况的变化及时更新。布置图应标明分（读卡器）等设备的位置、信号线缆和供电电缆走向等。 应每3个月对人员定位系统信息资料、数据进行备份

28、，备份数据应保存6个月以上。 应指定人员负责人员定位系统的日常检查与维护工作。 识别卡发放及信息变更应由专人负责管理。 应定期对人员定位系统进行巡视和检查，发现故障及时处理。在故障期间，若影响到对井下人员情况的监控，应采用人工监测，并做好记录。 应建立相应帐卡及报表。,装备要求,1）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出/入口、盲巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入井、出/入采掘工作面等重点区域、出/入盲巷等限制区域的要求。 基于RFID的煤矿井下人员位置监测系统，宜设置2台以上分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。 2）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入

29、方向的要求。巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。 3）下井人员应携带识别卡。识别卡严禁擅自拆开。 4）工作不正常的识别卡严禁使用。性能完好的识别卡总数，至少比经常下井人员的总数多10%。不固定专人使用的识别卡，性能完好的识别卡总数至少比每班最多下井人数多10%。,装备要求,（5）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。 （6）各个人员出入井口应设置检测识别卡工作是否正常和唯一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。 识别卡工作正常和唯一性检测可以采用机器与人工配合的方法，也可采用虹膜、人脸等自动检测方法。 矿井下人员位置监测系统识别卡正常工作和下井人员每人一

30、张卡，且仅携带表明自己身份的卡，是遏制超能力生产、加强煤矿井下作业人员管理、为应急救援提供技术支持的必要条件。,射频识别技术,一、射频识别技术及其特点,射频识别（Radio Frequency Identification，RFID），又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。,射频识别技术,RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识”系统。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大 ，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。,射频识别技术,射频识别技术RFID利用射频方式进行非接触双向通信，实现人们对各类物体或设备(人

31、员、物品)在不同状态(移动或静止)下的识别和数据交换。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频识别卡和读卡器之间不用接触就可完成识别。,射频识别技术,操作方便，工作距离长，可以实现对移动目标的识别。,特点一,射频识别技术特点,无硬件接触，避免了因机械接触而产生的各种故障，使用寿命长。,特点二,射频识别技术特点,射频识别卡无外露金属触点，整个卡片完全密封，具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能，适合恶劣环境条件(如温、湿变化大，灰尘多，难以保持卡面清洁的井下环境)下工作。,特点三,射频识别技术特点,对无线传输数据都经过随机序列的加密，并有完善、保密的通信协议。卡内序列号是唯一

32、的，制造商在卡出厂前已将此序号固化，安全性高。,特点四,射频识别技术特点,卡内具有防碰撞机制，可实现同时对多个移动目标进行识别。,特点五,射频识别技术特点,信号的穿透能力强(可穿透墙壁、路面、衣物、人等)，数据传输量小，抗干扰能力强，感应灵敏，易于维护和操作。,特点六,射频识别技术特点,1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。,二、射频识别技术的发展,RFID发展,1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。,RFID发展,1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。,RFID发

33、展,1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。,RFID发展,1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。,RFID发展,1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。,RFID发展,2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。,RFID发展,基本的RFID系统由RFID标签（Tag）

34、、RFID阅读器（Reader）及应用支撑软件等几部分组成。如下图所示。,基本RFID系统构成,三、 RFID系统基本构成,RFID标签（Tag）由芯片与天线组成，每个标签具有唯一的电子编码。标签附着在物体上以标识目标对象。,RFID标签,RFID标签依据发送射频信号的方式不同，分为主动式（Active）和被动式（Passive）两种。主动式标签主动向读写器发送射频信号，通常由内置电池供电，又称为有源标签；被动式标签不带电池，又称为无源标签，其发射电波及内部处理器运行所需能量均来自阅读器产生的电磁波。被动式标签在接收到阅读器发出的电磁波信号后，将部分电磁能量转化为供自己工作的能量。,RFID标

35、签,主动式标签通常具有更远的通信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。,RFID标签,RFID阅读器（Reader）的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。根据应用不同，阅读器可以是手持式或固定式。,RFID阅读器,RFID应用支撑软件除了标签和阅读器上运行的软件外，介于阅读器与应用之间的中间件是其中的一个重要组成部分。,RFID应用支撑软件,中间件为应用提供一系列计算功能，在电子产品编码（

36、Electronic Product Code，EPC）规范中被称为Savant。其主要任务是对阅读器读取的标签数据进行过滤、汇集和计算，减少从阅读器传往企业应用的数据量。,RFID应用支撑软件,Savant还提供与其他RFID支撑系统进行互操作的功能。Savant定义了阅读器和应用两个接口。用户可以根据工作距离、工作频率、工作环境要求、天线极性、寿命周期、大小及形状、抗干扰能力、安全性和价格等因素选择适合自己应用的RFID系统。,RFID应用支撑软件,RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子

37、数据，从而达到自动识别物体的目的。,四、 RFID基本工作原理,阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。,RFID工作原理,在电磁场系统中，阅读器发出一个电磁波，电磁波以一个球形波向前传播。电子标签位于电磁场中，淹没在这样传播的电磁波中并从电磁波中收集一些能量。在任何一个点上，可用的能量的大小与该点距发射机的距离有关。,RFID感应基本原理图,RFID工作原理,五、 RFID技术应用,射频识别技术在国外发展非常迅速。在北美、欧洲、大洋洲等地，被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输

38、控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；流水线生产自动化；安全出入检查；仓储管理；动物管理；车辆防盗等。,车辆自动识别方面，早在1995年北美铁路系统就采用了射频识别技术的车号自动识别标准，在北美150万辆货车、1400个地点安装了射频识别装置。近年来，澳大利亚开发了用于矿山车辆的识别和管理的射频识别系统。,RFID应用,在高速公路收费及智能交通方面，香港“驾易通”采用的就是射频识别技术。装有射频标签的汽车能被自动识别，无须停车缴费，大大提高了行车速度和效率。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向，人工收费包括IC卡的停车

39、收费方式也终将被淘汰。,RFID应用,在货物的跟踪、管理及监控方面，澳大利亚和英国的西思罗机场将射频识别技术应用于旅客行李管理中，大大提高了分拣效率，降低了出错率。欧共体就要求从1997年开始生产的新车型必须具有基于射频识别技术的防盗系统。我国铁路行包自动追踪管理系统在计划推广之中，真正应用还要假以时日。,RFID应用,在射频卡应用方面，1996年韩国就在汉城的600辆公共汽车上安装射频识别系统用于电子月票，实现了非现金结算。而德国汉莎航空公司则开始试用射频卡作为飞机票，改变了传统的机票购销方式，简化了机场人关的手续。在我国，射频卡主要应用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面。上海、深圳、北

40、京等地陆续采用了射频公交卡。,RFID应用,在生产线的自动化及过程控制方面，德国BMW公司为保证汽车在流水线各位置准确的完成装配任务，将射频识别系统应用在汽车装配线上。而Motoro1a公司则采用了射频识别技术的自动识别工序控制系统，满足了半导体生产对于环境的特殊要求，同时提高了生产效率。,RFID应用,在动物的跟踪及管理方面，许多发达国家采用射频识别技术，通过对牲畜个别识别，保证牲畜大规模疾病爆发期间对感染者的有效跟踪及对未感染者进行隔离控制。,RFID应用,射频识别技术 在安全中应用实例,无线及移动通信设备的应用带动了人们对位置感知服务的需求，人们需要确定物品的三维坐标并跟踪其变化。现有的

41、定位服务系统主要包括基于卫星定位的GPS系统、基于红外线或超声波的定位系统以及基于移动网络的定位系统。RFID为人与物体的空间定位与跟踪服务提供了一种新的解决方案。,RFID定位与跟踪系统主要利用标签对物体的唯一标识特性，依据阅读器与安装在物体上的标签之间射频通信的信号强度来测量物品的空间位置，主要应用于GPS系统难以应用的室内定位。,一、矿山井下人员跟踪定位,矿井危险性事故时有发生，井下复杂的环境给人员撤离和事故抢救带来极大困难。若能及早确定井下人员所处的位置，会给营救工作带来极大方便，将人员损失减少到最小。,现有的识别技术，无论是IC卡、手纹识别技术还是红外线编码识别技术只能实现简单的人员

42、考勤，无法很好解决对多个移动的物体和人员进行快速识别和跟踪。采用RFID自动识别技术，对井下人员、设备进行跟踪定位在一定程度上能够保障人员生命安全、减少财产的损失。,井下人员跟踪定位,将阅读器安装在井下一些重要的峒室、危险区等需要监控的地方，分布区域的大小可视井下具体环境而定。射频识别卡可以内嵌在安全帽中，无需附加携带装备。在井下，员工只要穿过感应区域，读卡器就将接收到的数据经传输电缆传送到地面中心站，处理后保存到数据库服务器中。,井下人员跟踪定位,井下人员跟踪定位原理,人员监测定位系统的主要工作原理是应用射频识别技术及现代计算机通讯技术，在地面控制室设置计算机监控中心，在井下需要进行人员跟踪

43、的区域和巷道中根据现场具体需要放置一定数量的无线读卡器，地面、井下之间通过CANBus 总线相连接。井下人员携带射频识别标签（RFID），当人员经过某读卡器时，该读卡器将接收到识别卡发送出的ID码，并将此ID码随同读卡器自身的地址码一起经由CAN总线传送给监控机，系统通过读卡器与射频识别标签之间的无线通讯，实现对被识别对象的目标定位。,井下人员跟踪定位原理,系统原理如图，每个监测点由一个网桥，两个读卡器，以及电源和三通组成，安装于连通井下两个相邻区域的通道上。,井下人员携带识别卡从区域1经过通道走到区域2，他必然先后经过读卡器1和读卡器2。当读卡器1和读卡器2先后检测到识别卡发出的信息之后，从

44、监测点局部CAN总线发送给网桥3。网桥3分析读卡器1和读卡器2发来的信息及先后次序等因素之后，得出某人员（识别卡）从区域1移动到区域2。于是，把这一结果经由全局CAN网发送给监控机。监控机接收到网桥3发来的结果后，从区域1的人员（识别卡）信息数据库中，删除有关该人员（识别卡）的记录，而在区域2的人员（识别卡）信息数据库中增加有关该人员（识别卡）的记录。同理也可分析，当有人从区域2走到区域1时的情况。,井下人员跟踪定位原理,井下人员跟踪定位系统功能,1、图像显示功能：监控主机显示器能显示井下各工作区域的图形以及各工作区之间的通道图形，能够显示各监测点、读卡器的分布情况以及各设备的运行状态，如图所

45、示。,2、实时动态显示功能：实时动态显示读卡器、人员的相对位置；从图可以看出，绿色的圆点表示读卡器的位置。红色的标记为在巷道里活动的人员。,井下人员跟踪定位系统功能,读卡器,人员,3、人员轨迹查询：可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹；如图所示的某人员的活动对话框，从中可以看出该员工的不同时间的段所经过的位置。,井下人员跟踪定位系统功能,4、丰富的下井考勤能力：可对出入井人员进行统计，实现下井人员考勤，建立人员出入井信息表；如图为某部门的出勤人员的月统计表。,井下人员跟踪定位系统功能,井下人员跟踪定位系统功能,5、系统具有定时（或手动）自检功能。如读卡器、通信网桥发生故

46、障，系统将立即以图标形式指示发生故障的设备。,井下人员跟踪定位系统功能,6、信息查询功能：管理人员可通过监控中心随时查阅下井人员的总人数以及各自的姓名、工号、年龄、职务或工种以及下井时间等信息，也可随时查阅、冻结当时井下某工作区域的人数以及姓名、年龄等信息，如图所示。,井下人员跟踪定位系统功能,7、丰富的地图功能：具有放大、缩小、移动、标尺测距、视野控制、中心移动、打印等功能。,井下人员跟踪定位系统功能,8、点击读卡器图标弹出含有最近经过此读卡器的人员（或车辆）及经过时刻的数据表格。,井下人员跟踪定位系统功能,9、矿井目标定位、跟踪：可以显示被跟踪的设备在井下的分布、位置；可以对指定人员、设备

47、进行定位和跟踪；可以查询特定人员、车辆在井下的位置。下图为指定人员在井下位置的显示图，上面一栏显示的是查询人员的基本信息，黄原点代表人员所在的位置。,人员,井下人员跟踪定位系统功能,10、对某些下井工作的关键人员进行突出跟踪监测显示，可查找某个人在某个时间段内所经历的路径，并在图中画出线路轨迹； 11、禁区报警功能：对于指定的禁区，如果有人员进入，实时声音报警，并显示进入禁区的人员； 12、系统设有备份监控机，当系统主控机出现故障，备用机将立即启动，使系统继续正常运行； 13、系统报警与自检功能：由于通信网桥、读卡器故障，识别卡电池电量耗尽等也会引起报警； 14、本系统能显示全部报警或分类报警

48、，所有报警均按时间顺序保存在数据库里，每个报警记录内容包括：发生报警的时间和日期、报警位置、类型等；,井下人员跟踪定位系统功能,15、紧急事件处理：一旦发生各类事故，上位机立即能显示出事故地点的人员数量、人员信息，人员位置等信息； 16、识别卡在监测区域内停留的时间超过设定值，可以启动声光报警； 17、人员误导进入设定的特殊区域或者盲道也可以触发报警，并启动干预措施； 18、安全监测管理：跟踪安全监测人员在井下的运动轨迹，记录他们在各区域及各监测点的停留时间、从而保证安全检测工作的严格执行。,对于重要机关、大型厂矿企业或其他要害部门或设施可以运用RFID系统进行人员出入自动识别管理，可以有效防

49、止非法人员进出给本单位的管理带来干扰和破坏，实现人员管理的智能化、科学化和自动化，有效控制无关人员的进出，提高管理效率。,二、人员进出自动识别管理（门禁管理）,系统阅读器将低频的加密数据载波信号（132.3KHz）经发射天线向外发送；射频卡进入低频的发射天线工作区域后被激活，同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号（315MHz）经卡内高频发射模块发射出去；接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经阅读器接收处理后，提取出目标识别码送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，实现目标的自动化管理。,系统基本原理,系统基本功能,远距离识别（1m-10m），免刷卡操作，方便用户，富人性化管理；自动记录人员进出的时间、地点信息；同时允许多人同行。,功能一,人员进出可实现图像对比，有效控制无关人员进出；系统可实现未授权卡、失效卡、报失卡（黑名单卡）通过提供报警信号。,功能二,系统基本功能,对射频