煤礦人員定位識別卡維修技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐研究

劉岱碩，張?zhí)煊?/p>

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 禹州 461000）

1 引言

人員定位系統(tǒng)作為煤礦礦井六大系統(tǒng)之一，在煤礦安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。KGE116D型人員定位識別卡是KJ251A煤礦人員管理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，能周期性地將加密的編碼信息發(fā)送給礦用讀卡器，接收來自地面監(jiān)控中心的調(diào)度命令。該識別卡體積小、重量輕，傳輸特性好、衰減小的2.4GHz的載波頻段，是一種有源射頻識別卡，天線增益高，能實(shí)現(xiàn)信號的較遠(yuǎn)距離傳輸，對人體無害，整個(gè)電路設(shè)計(jì)為本質(zhì)安全型。由于井下潮濕、粉塵多等惡劣環(huán)境條件的影響，導(dǎo)致識別卡故障頻繁，云煤一礦調(diào)度室技術(shù)人員通過對識別卡常出現(xiàn)的故障進(jìn)行歸納總結(jié)分析，提出了相應(yīng)的維修、維護(hù)與保養(yǎng)技術(shù)性的解決方案，確保了礦井人員定位系統(tǒng)的正常使用。

2 人員定位識別卡基本結(jié)構(gòu)及工作原理

人員定位識別卡由電池、電路板、按鈕、指示燈（蜂鳴器）及外殼組成，有源標(biāo)識卡不斷主動(dòng)向外發(fā)出無線電信號（1秒鐘發(fā)送3次，該發(fā)送功率可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行修改），并且能夠傳很遠(yuǎn)的距離，該無線信號是有編碼的，每個(gè)標(biāo)識卡的編碼是唯一的。人員定位標(biāo)識卡發(fā)出的無線信號如果是在讀卡器的有效測量距離內(nèi)，則該無線信號通過讀卡器上的天線被讀卡器接收并解碼，然后讀卡器通過TTL232/RS232/RS485/CAN總線/以太網(wǎng)/Wiegand-26/Wiegand-34/USB/GPRS接口將信息發(fā)送給管理系統(tǒng)或其他監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 人員定位識別卡工作原理圖

3 人員定位識別卡維修技術(shù)可行性研究

3.1 識別人員身份

人員定位識別卡作為移動(dòng)目標(biāo)提供識別身份的編碼標(biāo)示（標(biāo)識卡號），能將識別卡對應(yīng)的電子信息在可調(diào)的距離范圍內(nèi)以無線方式發(fā)射給KJF210B型礦用讀卡器；一旦識別卡攜帶者遭遇井下事故身處危險(xiǎn)時(shí)，可進(jìn)行緊急求救呼叫；救援人員可根據(jù)井下人員定位系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)、圖形，迅速了解有關(guān)人員的位置情況，及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施，提高應(yīng)急救援工作的效率[1]。

3.2 故障率高

云煤一礦KGE116D型人員定位識別卡庫存量有1200余個(gè)，由于井下潮濕、粉塵多等惡劣環(huán)境條件的影響，導(dǎo)致識別卡故障頻繁，損壞的識別卡若不能及時(shí)進(jìn)行維修，將不能滿足下井人員使用。

3.3 維修成本高

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人員定位識別卡的安全性越來越高，礦井技術(shù)人員的技能水平有限，生產(chǎn)廠家對識別卡技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)掌握程度較高，以造成廠家對產(chǎn)品維修的壟斷，識別卡一旦發(fā)生故障，返廠維修或者廠家派人維修方面的費(fèi)用支出往往不菲。

4 人員定位識別卡故障檢測及分析

4.1 系統(tǒng)檢測

礦井調(diào)度室技術(shù)人員每天通過電腦登陸KJ251A煤礦人員管理系統(tǒng)，查看下井人員KGE116D型識別卡電壓情況，發(fā)現(xiàn)低電壓報(bào)警提示及時(shí)通知相關(guān)人員升井后將識別卡送往調(diào)度室進(jìn)行檢測。

4.2 故障檢查及分析

人員定位識別卡出現(xiàn)故障后，首先技術(shù)人員需要對其進(jìn)行初步檢查，了解有無人為破壞或者其他外部因素造成故障的情況；然后使用FDY50型礦用移動(dòng)讀卡器，檢測KGE116D型識別卡是否能正常使用，若不能正常使用將分析故障原因并進(jìn)行維修；在還不了解識別卡基本原理的條件下切忌不能自行拆解，允許拆解后要查看是否電池電量不足，或者是簧片沒有接觸好，是否因識別卡進(jìn)水造成電路板損壞或外力碰撞造成識別卡損壞，并記錄下故障信息，便于維修工作順利進(jìn)行。

5 人員定位識別卡主要維修技術(shù)

5.1 更換電池維修法

目前礦井在用大多數(shù)識別卡不發(fā)送信號原因?yàn)殡姵仉娏坎蛔?，KGE116D型識別卡配備專用CR2477焊腳電池（2個(gè)并聯(lián)），工作電壓為2.5～3.3V.DC，工作電流≤20mA，工作頻率2.4GHz±0.08 GHz，發(fā)射功率-7dBm～-3dBm，接收靈敏度-90dBm，電池工作壽命平均6個(gè)月左右。首先使用鑷子取出橡膠塞，并用5#內(nèi)六方板手卸下落不明條固定螺栓，從而將外殼進(jìn)行拆卸；使用電鉻鐵將電池彈簧片上的焊錫溶解，使用鑷子進(jìn)行去除，并取下廢舊電池；將電路板上的紅線接至電池“+”極彈簧片上，黑線接至電池“-”極彈簧片上，然后使用電鉻鐵將焊錫進(jìn)行溶解從而對其進(jìn)行固定；安裝新電池過程中，謹(jǐn)防電烙防燙傷電池外包裝，造成漏電；最后將外殼進(jìn)行組裝、固定，并使用FDY50型礦用移動(dòng)讀卡器檢測識別卡是否能正常使用。

5.2 電路板維修法

KGE116D型人員定位識別卡以ISM 2.4GHz頻段的特高頻載波調(diào)制模塊和高性能、低功耗的微處理器為核心。2.4GHz射頻電路集成了高級數(shù)據(jù)鏈協(xié)議，標(biāo)識卡在KJF210B型讀卡器接收區(qū)域周期可調(diào)地發(fā)射電子標(biāo)識信息，實(shí)現(xiàn)無線通訊，無線傳輸速率高達(dá)2Mbps，減小了信號在空中傳輸時(shí)間，降低了干擾的可能性。由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境潮濕，且人為造成磕碰，部分識別卡電路板求救按鈕進(jìn)水，造成電路板放電，從而發(fā)生識別卡誤報(bào)警情況。針對上述情況，必須使用專用工具對電路板進(jìn)行放電維修操作。若識別卡進(jìn)行電路板放電操作后仍不能正常使用，則判定為電路板損壞，需返回廠家進(jìn)行維修更換。

6 人員定位識別卡保養(yǎng)與維護(hù)

人員定位識別卡使用時(shí)，指定專人負(fù)責(zé)識別卡的日常維護(hù)和保養(yǎng)；保養(yǎng)及維護(hù)人員必須熟悉有關(guān)電路圖，熟悉識別卡的內(nèi)、外結(jié)構(gòu)及電路原理；識別卡在檢修過程中嚴(yán)格按照使用說明書要求進(jìn)行處理；對于長期不使用的識別卡，必須將識別卡包裝后放在通風(fēng)良好，相對干燥的環(huán)境中，不要將其放在金屬較多的地方或密閉的空間內(nèi)；維修期間不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元器件的電氣參數(shù)、規(guī)格和型號。

7 運(yùn)用效益分析

針對KGE116D型識別卡存在的“信號不發(fā)送”“誤報(bào)警”等頻繁故障，以往需要每半年返回廠家進(jìn)行維修、更換電池，廠家維修更換一臺識別卡費(fèi)用100～200元，耗資12～24萬元，經(jīng)我礦調(diào)度室技術(shù)人員精心研究并總結(jié)出了維修的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，且能夠快速有效地對識別卡常見的故障進(jìn)行解決，提高識別卡的可靠性和使用率，降低了返廠維修的費(fèi)用支出，每年為礦節(jié)約6萬余元；該維修技術(shù)研究及運(yùn)用實(shí)踐效果較好，確保了礦井人員定位系統(tǒng)的正常使用。

8 結(jié)語

總之，人員定位識別卡是煤礦人員管理系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，是煤礦入井人員身份的標(biāo)識，為應(yīng)急救援工作提供重要依據(jù)；當(dāng)識別卡出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先閱讀人員定位識別卡使用說明書，找到維修技術(shù)的關(guān)鍵，通過檢測分析找到發(fā)生故障的原因從而進(jìn)行維修排除。云煤一礦調(diào)度室技術(shù)人員通過對人員定位識別卡常出現(xiàn)的故障進(jìn)行歸納總結(jié)、分析，從檢測、維修、保養(yǎng)、維護(hù)等方面研究出了技術(shù)性的解決方案，從而能夠快速有效排除識別卡的常見故障，確保了礦井人員定位系統(tǒng)的正常使用，對其他礦井人員定位識別卡的日常維修、維護(hù)管理具有一定的推廣和借鑒意義。