一种矿用轨道车皮标识方法的研究

天地（常州）自动化股份有限公司 苗 琼

1 引言

我国大部分矿井辅助运输采用轨道机车运输方式，由轨道机车头牵引多节车皮承担人员、设备和物资的运输。车皮管理交由运输工区进行日常维护与保养，为方便车皮更新与报废管理，需对车皮进行分类标识，按车皮属性划分为车型和车号。但仍有部分矿井车皮维护保养不规范，虽分类清楚，但编号混乱，重号、断号现象严重，增加了车皮运营管理难度。同时，车皮在承担井下物资运输过程中，由于运输环节多、巷道复杂，作业人员责任心不强等原因，造成井下车皮长期积压，难以回收、重复使用，人为造成了运力浪费。

随着煤矿信息化建设的不断发展，射频识别RFID技术和物联网电子标识技术已越来越多的应用于设备巡检、人员定位、大型设备故障诊断等方面，车皮识别作为设备管理领域的分支，可借鉴电子标识技术进行规范化管理。

2 车皮标识技术

2.1 车皮类型划分

矿用车皮按照运输类型划分为固定式矿车、自卸式矿车、平板车和材料车。固定式矿车和自卸式矿车主要用于矿井矸石、煤炭、碴石和散装喷浆材料（黄沙、黄土、石子等）的运输。平板车主要用于运输体积大、重量大的设备，如采煤机电机、滚筒、液压支架、管道等。材料车主要用于道木、坑木、支架和小型管道等材料运输。

除常用车型外，矿井改装车型主要包括锚索专用车、砂石专车用和锚网专用车等，改装车型大多以平板车为基础进行改装，以满足矿井特殊的运输需求。

2.2 标识技术特点及选型

电子标识技术是对被识别对象采用不同信息的电子标签进行识别的技术。电子标签按照供电方式分为有源电子标签、半有源标签和无源标签三种。

有源电子标签识别距离远，通常可达数十米至上百米，精度高但受电池寿命限制，适合应用于具有主动维护意识的识别对象，如应用于矿井人员定位方面，常见的工作频段有2.4GHz、5.8GHz和433MHz。半有源标签应用较少，较有源标签和无源标签而言，技术发展停滞不前。

近些年随着物联网技术的发展，无源标签取得了跳跃式的发展，各种无源标签应用于物流运输、图书馆管理、港口码头管理以及防伪识别等众多领域。其中标签技术在低频段以125KHz为代表，高频段以13.56MHz为代表，超高频段以925MHz为代表。在识别距离上，低频和高频标签卡的识别距离仅在厘米级别，识别距离近功耗小；超高频识别距离在米级别，最远可达数十米，但功耗较大。

矿井轨道车皮主要运行在轨道上，而井下运输巷道通常在5米至6米之间，采用标签识别时，只要满足上述距离即可。同时，单个矿井的车皮数量至少在千架以上，从维护工作量和成本考虑，有源识别方式受电池寿命限制，需要定期更换，不宜用于车皮识别。综合识别距离和维护成本考虑，车皮识别可采用超高频方式。

市场上，基于超高频技术的电子标签主要分为6B和6C两类，其中6C技术在6B技术上演变而来。近年来，6C技术发展较快，6B技术停滞不前，较6B标签而言，6C标签具有较高的识别灵敏度、较快的识别速度和大容量的存储空间，已逐渐取代原有6B标签的市场空间，因此车皮识别可选用6C类型的电子标签。

3 标识方法设计

3.1 标签存储区结构

如图1所示，6B和6C两类标签内部数据存储结构的公共组成区域包括：TID（标签标识）区、User（用户）区、Password（密码）区，6C标签较6B标签多一个EPC（电子商品代码）区。在上述区域中，EPC区、User（用户）区和Password（密码）区支持读写（R/W）操作，用户可根据使用需求对上述区域进行写入或者读出操作。TID区仅为只读区域，用户只能获取数值，不能用于修改。同时，TID区域在标签出厂时进行设置，且其编码具有全球唯一性。

图1 6B/C标签内部数据存储结构

在需要对标签进行读写访问的应用中，User区是用户较为常用的数据存储区域，但其访问步骤需要2步：第一步，获取标签TID数据；第二步，利用获取的TID数据再获取User区数据。

对于使用6B标签用户而言，其访问速度和效率都相对要低。若采用6C标签，对于同样需要进行读写访问的用户而言，选择6C标签的EPC区即可，并且EPC区的访问仅需1步便可完成，时间短、效率高。

3.2 标识方法

矿井车皮标识需要将车皮的归属部门、车型和车号信息写入到标签内部。根据6C标签的内部存储结构，宜选用EPC作为数据存储区。对标签卡进行读写操作，需要借助读写器设备。读写器设备分为固定式读写器和移动式读写器两种。由于车皮安装标签卡时作业地点分散，通常借助于移动式读写器设备（移动手持终端），并基于移动终端开发相应的App软件。

按照数据流方向，车皮标识方法可以按照图2流程进行设计。其中流程A的设计思路为自定义用户数据，将车型车号与用户数据进行关联对应，标签卡内部在EPC区写入用户数据2Byte。流程B的设计思路是将车皮属性数据，全部写入标签卡内，并与其一一对应。

2种设计方法都需要使用手持移动终端，接收来自计算机系统下发的数据。但对比2种设计方法，从用户使用角度和设计方法的可行性而言，流程B的设计理念要比流程A更符合煤矿特殊应用情况，如作业人员文化水平不高、数据收集难度大等。

首先，在数据收集阶段，由于矿上管理不善，要获取车皮详细的车型车号信息不易，但相对收集车皮类型信息却较为容易。类型数据相比具体车号信息而言，数据收集量少、难度小、准确度高。

其次，流程A将归属部门、车型车号与自定义的用户数据进行关联映射，须编订一套映射规则实现编码与解码过程，编码数据下载到移动手持终端后，操作人员需要在选定匹配车皮属性后，写入用户数据到EPC区，操作过程需4步且数据大多为检索查找速度慢；流程B中只需3步，且车号环节手工录入，直观方便，用户使用门槛低。

图2 2种设计方法流程示意图

4 结语

上述设计方法，虽能够对矿井车皮进行标识跟踪，提高车皮管理效率。但对于存在车皮重号的情况，仍不能有效的区分和跟踪，并且在计算机系统中尚未形成有效的预警提示，后期需改进完善设计方法，实现车皮的惟一性标识。

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