一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台制造技术

本发明专利技术公开一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台，包括云平台、矿用“一张网”通信、辅助运输设备、RFID信息编码及追踪设备、风门、道岔控制器，采用RFID无线射频识别技术，将矿井物料辅助运输与RFID标签相结合，通过固定在关键节点处的读写器、手持终端与管理平台建立三位一体的矿井物料信息动态编码与可视化追踪体系。在复杂地质条件下，针对煤炭辅助运输多种类、多目标、多需求以及运输巷道坡度变化大、变坡拐弯多、搬家次数多问题，采用本发明专利技术智能管理平台，提出了二级标签方法，通过建立煤炭仓储智能编码体系，将物料信息标签化，通过LANDMARC算法，对采集到的标签数据，运用服务器进行边缘计算、分析处理，获取物料的位置信息，并使用Unity3D三维软件对辅助运输“地对地”、“地对空”转载场景进行建模，结合GIS地理追踪技术对运输场景进行渲染建模，虚实结合，在调度平台端实时显示物料位置画面，实现煤矿物料智能化信息管理和辅助运输可视化追踪。踪。踪。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台


[0001]本专利技术涉及一种RFID无线射频识别
，属于煤炭企业智能仓储管理、物料辅助运输及全矿井通信网络布置相结合的专利技术应用领域，更具体地说是一种自动识别物料信息、实现物料动态编码，由平台、手持终端、固定读写器三位一体构成的矿井物料管理及辅助运输可视化追踪的智能管理平台。

技术介绍

[0002]矿井物料放置环境较为混乱，出入库信息登记操作不规范，一物多码、仓储信息数据管理混乱。在复杂地质条件下，矿区地质构造异常复杂，巷道围岩多为复合型软岩，顶板容易破碎脱落、底板鼓起严重，巷道坡度变化较大，变坡、拐弯多，井下辅助运输物料种类繁杂、需求点较多，涉及到许多风门、道岔以及多种辅助运输设备相互转载相互协作，才能完成物料的辅助运输全程。
[0003]传统的辅助运输转载过程较为复杂，涉及到井底车场的绞车转电机车，上部车场的电机车转单轨吊运输车，传统的转载需要当车辆到达时，运输人员停下，再由转载人员进行物料转载，经过风门、道岔时，运输人员手动开启风门或拨岔，不仅存在安全隐患，而且效率低下，严重制约着辅助运输的发展，是亟需解决的重点。
[0004]煤炭采区多处于偏僻地区，辅助运输巷道蜿蜒曲折，电磁信号无法穿透煤层实现全矿井覆盖，电磁信号传输损耗大，使得井上井下通信不畅，系统数据不能及时更新，辅助运输车辆的位置信息与标准容器内物料信息无法传输到管理平台，对于临时急需的物资很难实现应急调度，缺乏对矿井物料辅助运输的可视化追踪。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是设计一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台。基于B/S架构，以J2EE为开发平台，设计并开发辅助运输智能管理平台，借助RFID无线射频识别技术优势，对矿井物料信息进行标签化，通过布置在辅助运输重要节点处的读写器检测到标准容器上有源标签所发出的射频信号，由井下通信基站将解调信号传输到服务器中，通过后台程序对信号进行分析，运用LANDMARC算法进行处理，获取物料的实时位置信息。通过构建矿井物料、设备编码体系，以标准容器为载体，搭建数据库与有源标签建立动态关联，实现动态编码，通过Unity3D三维软件对转载场景建模，运用GIS地图追踪技术，再结合矿井通信的巷道补盲方案，实现全矿井煤矿辅助运输的智能管理与可视化追踪。
[0006]针对矿井物料辅助运输多种类、多目标、多需求、多种运输设备接力以及矿井物料信息管理不标准、不规范问题，将互联网与智慧化矿山建设相结合，借助强大的计算机网络技术，编写软件平台，选用RFID终端设备，为系统的实现提供强大的技术与硬件支持，建立管理与控制平台，进一步提升开发性与实用性。
[0007]一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台，包括煤炭企业物流仓储管理和辅助运输可视化追踪：
[0008]所述复杂地质条件是指矿区地质构造异常复杂，巷道围岩多为复合型软岩，顶板容易破碎脱落、底板鼓起严重，辅助运输巷道断面可达10
‑
15平方米，采煤工作面推进长度较短，巷道坡度变化较大，变坡、拐弯多，单一运输运输车辆无法满足运输要求，全过程需要绞车、电机车、单轨吊多种运输设备接力运输；
[0009]所述管理平台设置企业资源管理系统(ERP)接口，将物料采购、出入库信息、缺口及管理信息采集到的数据传送到相应的系统处理层；
[0010]所述数据库由静态数据与动态数据构成，静态数据代表了客观条件下事物所处的状态，动态数据代表着某一事物随时间变化而变化的状态；
[0011]所述辅助运输卸载点工人通过手持终端快速检测标准容器内的物料信息，并对错放、遗漏信息及时反馈到调度平台；
[0012]所述一级标签采用无源标签，将物料出入库、盘点、仓储位置信息，核对无误后写入RFID无源标签，形成物料信息标签化，用于物料信息管理；
[0013]所述二级标签采用有源标签，发射射频信号，采用定位算法进行优化定位解析，用于实时位置追踪；
[0014]所述辅助运输巷道选用自动化风门、道岔，当物料即将到达时，可以接收到管理平台的指令，控制风门开闭或道岔摆动；
[0015]所述辅助运输标准容器内放置多种物料，将物料信息构建数据库，并与有源标签建立动态关联，当物料标准容器内物料信息变化时，上位机可以实时显示；
[0016]所述系统选型的本安型千兆智能接入网关以光缆接入到井下万兆环网交换机，支持以链型、环型、树型网络结构分布在井下主要巷道；
[0017]所述平台设置了Supermap、Unity3D 3D引擎对运输场景进行渲染建模，更加真实的展示辅助运输场景，实时显示物料位置画面；
[0018]所述RFID射频标签采用有源标签和无源标签相结合方式，采用带有RS232/485通讯接口或WG26/34通讯协议的读写器，将物料信息写入无源标签，将位置信息写入有源标签，通过搭配相应的手持终端，完成卸载点工人的物料标记、盘点操作；
[0019]所述RFID有源标签基于信号强度信息(RSSI)进行信号追踪，通过读写器接收的信号传输功率，采用优化的LANDMARC算法，再结合弗莱斯(Friis)传输公式进行计算，从而获得标准容器的位置信息；
[0020]所述RFID装置布置在“装
‑
转
‑
卸”重要节点处，由RFID数据采集设备及中间件采集信号上传到数据处理平台进行分析与处理，实时反应标准容器内物料的状态变化并及时更新数据库信息，进而实现物料系统管理及RFID设备的监控管理；
[0021]所述矿井通信信号盲区问题是由于煤矿井下巷道分布复杂，电磁信号无法穿透煤层实现全矿井覆盖，而且煤矿井下巷道长短不一，加之电磁信号传输损耗大，存在多径衰落，因此煤矿井下每个基站覆盖的范围非常有限，矿井通信存在盲区；
[0022]所述系统可视化追踪由布置在重要节点处的RFID阅读器、物料管理平台、手持终端三位一体，构建了一套完整信息采集、物料追踪体系；
[0023]所述管理平台与辅助运输车辆建立信号传输接口，通过软硬件结合，平台可以及时准确的提取状态数据，接受和下发控制命令；
[0024]所述矿井辅助运输过程中需要“地对地”转载，其包含矿用LED显示屏、语音报警装置、固定阻车装置、单轨转载机器人、电机车运输机器人、平板车列设备装置，各种装置之间皆可以通过井下基站与管理平台进行通信；
[0025]所述矿井辅助运输涉及到“地对空”转载，包含矿用LED屏、固定阻车装置、自动化道岔、单轨吊运输机器人、RFID读写器设备装置，其中自动化道岔可以接收管理平台调度指令，当电机车到达待定位置时，可以触发指令，完成拨岔；
[0026]所述信号盲区问题是由于煤矿井下巷道分布复杂，电磁信号无法穿透煤层实现全矿井覆盖，而且煤矿井下巷道长短不一，加之电磁信号传输损耗大，存在多径衰落，因此煤矿井下每个基站覆盖的范围非常有限，矿井通信存在盲区；
[0027]所述矿井设备包括辅助运输车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID技术的矿井辅助运输智能管理平台包括物料管理系统、物料调度系统、RFID管理系统三大模块；所述物料管理系统包括入库、出库、转仓、盘点功能；所述物料调度系统包括车物协同、路径规划功能；所述RFID管理系统包括动态编码、实时定位功能，具体基于动态数据库，通过布置在关键节点处的RFID读写器获取运输车列位置信息，融合井下通信与无线补盲技术，实现辅助运输在井底车场“地对地”转载、上部车场“地对空”转载以及井下卸载点的物料信息核对管理；所述动态数据库采用SQL Server数据库管理技术，实现对数据的存储、运用和管理，对数据资源进行高效的储存，实现矿井物料动态信息管理与可视化追踪，具体包括以下步骤：步骤一：物料管理平台汇总井下各需求点物料信息，根据物料信息特点分配相应的标准容器，将辅助运输物料调度清单分配到相应工作人员的手持终端上；步骤二：仓储工作人员根据调度清单挑选相应的物料，通过地面输运车辆将物料运送到采区地面工业广场，地面工业广场调度人员对物料RFID标签信息进行审核；步骤三：采区调度室根据调度清单将物料搬运到龙门吊下，龙门吊按照物料配送清单将物料放入标准容器内，智能装载系统根据调度指令抓取相应的标准容器，并装载到绞车上；步骤四：解除绞车车列的阻车装置，由地面工业广场的转载机器人推动绞车与提升机的勾头车相连，确认相连后，自动脱掉转载机器人；步骤五：通过副井口，经过一坡三挡装置后，由LANDMARC优化算法进行位置信息计算，当运输车列靠近坡地停车点时，管理平台通过LED显示屏或者语音警报器提示即将到达的车辆、批次信息，提醒转载点工人做好准备，并调度单轨转载机器人到达指定位置等待；步骤六：判断辅助运输绞车位置信息，若判断车辆未到达坡地停车点，则继续运行，若判断已经到达坡地停车点，进行井底车场“地对地”转载，启动阻车装置，固定运输车列不溜坡，单轨转载机器人开始搬运标准容器到车列上，重复抓取操作将标准容器；步骤七：完成转载后，单轨转载机器人脱离，电机车运输机器人按照调度指令自动与运输车列相连，固定阻车装置关闭，电机车运输机器人开始运行；步骤八：电机车在巷道中运输，通过布置在重要节点处读写器采集的射频信号进行LANDMARC优化算法处理，获得车列运输的位置信息，当运输车列靠近上部车场的电机车掉头车场时，管理平台通过LED显示屏或者语音警报器提示即将到达的车辆、批次信息；步骤九：通过服务器进行定位计算，判断电机车位置信息，若判断车辆未到达上部车场，则辅助运输车辆继续前进，若判断靠近上部车场，进行上部车场“地对空”转载，通过矿用LED屏幕或矿用语音报警提示即将到达的车辆、批次信息，管理平台提前调度转载机器人准备转载；步骤十：管理平台启动阻车装置，防止运输车列溜车，电机车运输机器人自动脱钩，经过掉头车场的自动化道岔，运行到车列后方，并于车列连接，关闭阻车装置，电机车推动车列前进到达上部车场的“待驶入”位置，电机车脱掉车列；步骤十一：管理平台调度单轨吊运输机器人到达车列上方，转载机器人抓取标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳华伟，王国荣，王旭，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：