煤矿人员定位识别卡维修技术及运用实践研究

刘岱硕，张天宇

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南 禹州 461000）

1 引言

人员定位系统作为煤矿矿井六大系统之一，在煤矿安全生产中起着至关重要的作用。KGE116D型人员定位识别卡是KJ251A煤矿人员管理系统的关键设备，能周期性地将加密的编码信息发送给矿用读卡器，接收来自地面监控中心的调度命令。该识别卡体积小、重量轻，传输特性好、衰减小的2.4GHz的载波频段，是一种有源射频识别卡，天线增益高，能实现信号的较远距离传输，对人体无害，整个电路设计为本质安全型。由于井下潮湿、粉尘多等恶劣环境条件的影响，导致识别卡故障频繁，云煤一矿调度室技术人员通过对识别卡常出现的故障进行归纳总结分析，提出了相应的维修、维护与保养技术性的解决方案，确保了矿井人员定位系统的正常使用。

2 人员定位识别卡基本结构及工作原理

人员定位识别卡由电池、电路板、按钮、指示灯（蜂鸣器）及外壳组成，有源标识卡不断主动向外发出无线电信号（1秒钟发送3次，该发送功率可以根据用户要求进行修改），并且能够传很远的距离，该无线信号是有编码的，每个标识卡的编码是唯一的。人员定位标识卡发出的无线信号如果是在读卡器的有效测量距离内，则该无线信号通过读卡器上的天线被读卡器接收并解码，然后读卡器通过TTL232/RS232/RS485/CAN总线/以太网/Wiegand-26/Wiegand-34/USB/GPRS接口将信息发送给管理系统或其他监控系统。

图1 人员定位识别卡工作原理图

3 人员定位识别卡维修技术可行性研究

3.1 识别人员身份

人员定位识别卡作为移动目标提供识别身份的编码标示（标识卡号），能将识别卡对应的电子信息在可调的距离范围内以无线方式发射给KJF210B型矿用读卡器；一旦识别卡携带者遭遇井下事故身处危险时，可进行紧急求救呼叫；救援人员可根据井下人员定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率[1]。

3.2 故障率高

云煤一矿KGE116D型人员定位识别卡库存量有1200余个，由于井下潮湿、粉尘多等恶劣环境条件的影响，导致识别卡故障频繁，损坏的识别卡若不能及时进行维修，将不能满足下井人员使用。

3.3 维修成本高

随着科学技术的迅猛发展，人员定位识别卡的安全性越来越高，矿井技术人员的技能水平有限，生产厂家对识别卡技术和知识产权掌握程度较高，以造成厂家对产品维修的垄断，识别卡一旦发生故障，返厂维修或者厂家派人维修方面的费用支出往往不菲。

4 人员定位识别卡故障检测及分析

4.1 系统检测

矿井调度室技术人员每天通过电脑登陆KJ251A煤矿人员管理系统，查看下井人员KGE116D型识别卡电压情况，发现低电压报警提示及时通知相关人员升井后将识别卡送往调度室进行检测。

4.2 故障检查及分析

人员定位识别卡出现故障后，首先技术人员需要对其进行初步检查，了解有无人为破坏或者其他外部因素造成故障的情况；然后使用FDY50型矿用移动读卡器，检测KGE116D型识别卡是否能正常使用，若不能正常使用将分析故障原因并进行维修；在还不了解识别卡基本原理的条件下切忌不能自行拆解，允许拆解后要查看是否电池电量不足，或者是簧片没有接触好，是否因识别卡进水造成电路板损坏或外力碰撞造成识别卡损坏，并记录下故障信息，便于维修工作顺利进行。

5 人员定位识别卡主要维修技术

5.1 更换电池维修法

目前矿井在用大多数识别卡不发送信号原因为电池电量不足，KGE116D型识别卡配备专用CR2477焊脚电池（2个并联），工作电压为2.5～3.3V.DC，工作电流≤20mA，工作频率2.4GHz±0.08 GHz，发射功率-7dBm～-3dBm，接收灵敏度-90dBm，电池工作寿命平均6个月左右。首先使用镊子取出橡胶塞，并用5#内六方板手卸下落不明条固定螺栓，从而将外壳进行拆卸；使用电铬铁将电池弹簧片上的焊锡溶解，使用镊子进行去除，并取下废旧电池；将电路板上的红线接至电池“+”极弹簧片上，黑线接至电池“-”极弹簧片上，然后使用电铬铁将焊锡进行溶解从而对其进行固定；安装新电池过程中，谨防电烙防烫伤电池外包装，造成漏电；最后将外壳进行组装、固定，并使用FDY50型矿用移动读卡器检测识别卡是否能正常使用。

5.2 电路板维修法

KGE116D型人员定位识别卡以ISM 2.4GHz频段的特高频载波调制模块和高性能、低功耗的微处理器为核心。2.4GHz射频电路集成了高级数据链协议，标识卡在KJF210B型读卡器接收区域周期可调地发射电子标识信息，实现无线通讯，无线传输速率高达2Mbps，减小了信号在空中传输时间，降低了干扰的可能性。由于煤矿井下作业环境潮湿，且人为造成磕碰，部分识别卡电路板求救按钮进水，造成电路板放电，从而发生识别卡误报警情况。针对上述情况，必须使用专用工具对电路板进行放电维修操作。若识别卡进行电路板放电操作后仍不能正常使用，则判定为电路板损坏，需返回厂家进行维修更换。

6 人员定位识别卡保养与维护

人员定位识别卡使用时，指定专人负责识别卡的日常维护和保养；保养及维护人员必须熟悉有关电路图，熟悉识别卡的内、外结构及电路原理；识别卡在检修过程中严格按照使用说明书要求进行处理；对于长期不使用的识别卡，必须将识别卡包装后放在通风良好，相对干燥的环境中，不要将其放在金属较多的地方或密闭的空间内；维修期间不得改变本安电路和与本安电路有关的元器件的电气参数、规格和型号。

7 运用效益分析

针对KGE116D型识别卡存在的“信号不发送”“误报警”等频繁故障，以往需要每半年返回厂家进行维修、更换电池，厂家维修更换一台识别卡费用100～200元，耗资12～24万元，经我矿调度室技术人员精心研究并总结出了维修的技术和经验，且能够快速有效地对识别卡常见的故障进行解决，提高识别卡的可靠性和使用率，降低了返厂维修的费用支出，每年为矿节约6万余元；该维修技术研究及运用实践效果较好，确保了矿井人员定位系统的正常使用。

8 结语

总之，人员定位识别卡是煤矿人员管理系统的关键设备，是煤矿入井人员身份的标识，为应急救援工作提供重要依据；当识别卡出现故障时，应当首先阅读人员定位识别卡使用说明书，找到维修技术的关键，通过检测分析找到发生故障的原因从而进行维修排除。云煤一矿调度室技术人员通过对人员定位识别卡常出现的故障进行归纳总结、分析，从检测、维修、保养、维护等方面研究出了技术性的解决方案，从而能够快速有效排除识别卡的常见故障，确保了矿井人员定位系统的正常使用，对其他矿井人员定位识别卡的日常维修、维护管理具有一定的推广和借鉴意义。