在煤礦井下綜采與倉儲環(huán)節(jié)，斗輪機(jī)是承擔(dān)原煤轉(zhuǎn)運(yùn)、煤倉堆取料的核心設(shè)備，其作業(yè)效率、物料流向管控直接關(guān)系到井下生產(chǎn)的連續(xù)性與安全性。煤礦井下存在 “高粉塵、高濕度、強(qiáng)電磁干擾、空間狹窄” 等特殊環(huán)境，傳統(tǒng)斗輪機(jī)作業(yè)依賴人工喊話調(diào)度、粉筆標(biāo)記煤倉，普遍面臨 “煤種混倉、定位偏差、安全隱患” 等痛點(diǎn)?；诒景残统哳l RFID 技術(shù)的數(shù)字化改造，可實(shí)現(xiàn) “設(shè)備 - 煤流 - 流程” 的全鏈路智能管控。以下是某大型井工煤礦井下煤倉的實(shí)際應(yīng)用案例，其部署的 IP67 防護(hù)、本安防爆型 RFID 設(shè)備（匹配現(xiàn)場設(shè)備特性）完美適配井下嚴(yán)苛環(huán)境。

一、項(xiàng)目背景：煤礦井下斗輪機(jī)作業(yè)的痛點(diǎn)與改造需求

該煤礦為年產(chǎn) 1200 萬噸的井工礦井，井下設(shè)置 3 個(gè)大型原煤倉（單倉容量 5 萬噸），配備 2 臺懸臂式斗輪機(jī)負(fù)責(zé)煤倉的堆料、取料作業(yè)，物料需按 “洗選煤、混煤、塊煤” 三類分倉存儲。改造前，井下斗輪機(jī)作業(yè)長期面臨四大核心痛點(diǎn)：

煤倉混料嚴(yán)重：不同煤種的存儲區(qū)域僅靠人工在煤倉壁噴涂粉筆標(biāo)記，井下高濕度環(huán)境下標(biāo)記易模糊，導(dǎo)致煤種混倉率達(dá) 18%，后續(xù)洗選環(huán)節(jié)需額外分揀，單批次作業(yè)耗時(shí)增加 3 小時(shí)；

作業(yè)調(diào)度低效：斗輪機(jī)司機(jī)與地面調(diào)度室依賴有線電話溝通，井下信號衰減嚴(yán)重，單次煤倉定位溝通耗時(shí) 5-8 分鐘，且因信息誤差，約 10% 的作業(yè)存在 “錯(cuò)堆錯(cuò)取”，需二次返工；

安全風(fēng)險(xiǎn)突出：井下空間狹窄，斗輪機(jī)懸臂轉(zhuǎn)動時(shí)易觸碰巷道支護(hù)或人員，此前年均發(fā)生 2 起輕微碰撞事故；同時(shí)，煤倉料位依賴人工觀測，易出現(xiàn) “溢倉” 或 “空倉” 導(dǎo)致設(shè)備空轉(zhuǎn)；

數(shù)據(jù)追溯缺失：原煤的 “采掘工作面 - 斗輪機(jī) - 煤倉” 流轉(zhuǎn)鏈路無自動化記錄，出現(xiàn)煤質(zhì)異議時(shí)，需人工梳理紙質(zhì)臺賬，溯源周期長達(dá) 48 小時(shí)，無法快速定位問題環(huán)節(jié)。

基于此，煤礦提出 “以本安型 RFID 為核心，實(shí)現(xiàn)井下斗輪機(jī)作業(yè)‘安全可控、煤種精準(zhǔn)、數(shù)據(jù)可溯’” 的改造目標(biāo)，重點(diǎn)適配井下高粉塵、防爆、電磁干擾的環(huán)境要求（匹配現(xiàn)場 IP67 防護(hù)、本安型 RFID 設(shè)備）。

二、RFID 系統(tǒng)的部署架構(gòu)與設(shè)備選型

針對煤礦井下的特殊性，項(xiàng)目采用 “煤倉標(biāo)簽 + 本安型讀寫終端 + 井下調(diào)度平臺” 的三層防爆架構(gòu)。

煤倉端：本安型抗金屬 RFID 標(biāo)簽在每個(gè)煤倉的內(nèi)壁（按煤種分區(qū)）預(yù)埋 3 個(gè)無源本安型抗金屬 RFID 標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)置芯片寫入 “煤倉 ID、煤種類型、額定容量、料位閾值” 等信息，可耐受井下高濕度、煤塵覆蓋、機(jī)械碰撞等環(huán)境。

設(shè)備端：防爆型 RFID 讀寫終端如圖中所示，在每臺斗輪機(jī)的懸臂頭部安裝 1 臺IP67 防護(hù)、本安型超高頻 RFID 讀寫器，讀寫距離可達(dá) 5-7 米（適配井下狹窄空間）；同時(shí)在斗輪機(jī)駕駛室部署隔爆型觸控終端，實(shí)時(shí)展示標(biāo)簽讀取數(shù)據(jù)；此外，在斗輪機(jī)的懸臂油缸、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部件粘貼小型本安型 RFID 標(biāo)簽，寫入設(shè)備型號、維保周期等信息。

鏈路端：轉(zhuǎn)運(yùn)節(jié)點(diǎn) RFID 讀寫器在井下原煤轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶的轉(zhuǎn)載點(diǎn)、采掘工作面出口部署本安型 RFID 讀寫設(shè)備，讀取皮帶輸送機(jī)的載料標(biāo)簽，自動關(guān)聯(lián) “工作面 ID - 轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶 - 斗輪機(jī)” 的作業(yè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)煤流全鏈路數(shù)據(jù)串聯(lián)。

平臺端：井下防爆調(diào)度管理系統(tǒng)對接煤礦現(xiàn)有綜采監(jiān)控系統(tǒng)，開發(fā)本安型 RFID 數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn) “煤倉料位實(shí)時(shí)監(jiān)控、斗輪機(jī)任務(wù)自動派發(fā)、設(shè)備狀態(tài)動態(tài)預(yù)警” 的一體化管理。

三、RFID 在井下斗輪機(jī)場景的核心應(yīng)用場景

1. 煤倉精準(zhǔn)定位與煤種管控：從 “人工標(biāo)記” 到 “自動識別”

當(dāng)井下調(diào)度室下發(fā)堆料 / 取料任務(wù)后，斗輪機(jī)司機(jī)駕駛設(shè)備移動至目標(biāo)煤倉區(qū)域時(shí)，懸臂頭部的本安型 RFID 讀寫器會自動掃描煤倉內(nèi)壁的標(biāo)簽，并將 “煤倉 ID、煤種類型、剩余容量” 同步至駕駛室隔爆終端。

堆料場景：若司機(jī)誤將 “洗選煤” 駛?cè)?“塊煤” 倉區(qū)域，系統(tǒng)立即觸發(fā)隔爆終端的聲光告警，并顯示正確煤倉的實(shí)時(shí)坐標(biāo)（精度 ±0.3m），同時(shí)鎖定斗輪機(jī)堆料操作權(quán)限，直至設(shè)備移動至正確區(qū)域；

取料場景：讀取煤倉標(biāo)簽后，系統(tǒng)自動調(diào)取該煤倉的 “堆存時(shí)間、煤質(zhì)參數(shù)”，并匹配后續(xù)運(yùn)輸需求，指導(dǎo)司機(jī)調(diào)整取料量，避免超量取料導(dǎo)致煤種混雜。

改造后，斗輪機(jī)的煤倉定位時(shí)間從 8 分鐘壓縮至 40 秒，煤種混倉率降至 0，單臺設(shè)備日均作業(yè)量提升 32%。

2. 煤流全鏈路追溯：從 “紙質(zhì)臺賬” 到 “井下數(shù)字鏈”

原煤從采掘工作面產(chǎn)出后，轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶的 RFID 讀寫器讀取 “工作面 ID 標(biāo)簽”，系統(tǒng)自動生成 “原煤批次號”，并將 “采掘班組、煤質(zhì)熱值、產(chǎn)出時(shí)間” 同步至井下調(diào)度平臺；當(dāng)斗輪機(jī)執(zhí)行堆料作業(yè)時(shí)，懸臂讀寫器將 “斗輪機(jī) ID、堆料量、作業(yè)時(shí)間” 寫入煤倉標(biāo)簽；取料時(shí)，讀取標(biāo)簽信息并上傳至系統(tǒng)，同步至地面洗選車間。

某次地面洗選車間發(fā)現(xiàn)一批原煤矸石含量超標(biāo)，通過 RFID 系統(tǒng)輸入批次號，僅用 12 分鐘就追溯到：該批次由 2 號斗輪機(jī)堆存至 2 號煤倉，對應(yīng)采掘工作面為 301 綜采面，當(dāng)班班組為綜采一隊(duì) —— 相比傳統(tǒng)人工溯源的 48 小時(shí)，效率提升了 40 倍，快速定位到是工作面截割層位偏差導(dǎo)致的煤質(zhì)問題，及時(shí)調(diào)整了采掘參數(shù)。

3. 井下作業(yè)安全與料位管控：從 “人工巡查” 到 “自動預(yù)警”

安全防護(hù)：在斗輪機(jī)作業(yè)半徑的巷道支護(hù)處安裝 RFID 電子圍欄標(biāo)簽，當(dāng)斗輪機(jī)懸臂接近安全邊界（距離≤1m）時(shí)，讀寫器讀取標(biāo)簽并觸發(fā)駕駛室的隔爆告警裝置，同時(shí)自動限制懸臂轉(zhuǎn)動速度；此外，在井下作業(yè)人員的安全帽內(nèi)置 RFID 標(biāo)簽，當(dāng)人員進(jìn)入斗輪機(jī)作業(yè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)立即鎖定設(shè)備操作權(quán)限，避免碰撞事故；

料位管控：煤倉標(biāo)簽關(guān)聯(lián)料位傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)煤倉料位達(dá)到額定容量的 90% 時(shí)，系統(tǒng)自動向斗輪機(jī)終端推送 “溢倉預(yù)警”，停止堆料操作；當(dāng)料位低于 10% 時(shí)，推送 “空倉預(yù)警”，提醒司機(jī)切換煤倉。

改造后，井下斗輪機(jī)作業(yè)未發(fā)生一起安全事故，煤倉溢倉 / 空倉率從 15% 降至 0，設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)間減少 60%。

4. 斗輪機(jī)設(shè)備智能維保：從 “經(jīng)驗(yàn)維?！?到 “數(shù)據(jù)維保”

在斗輪機(jī)的關(guān)鍵部件（如懸臂皮帶滾筒、回轉(zhuǎn)支承）粘貼小型本安型 RFID 標(biāo)簽，寫入 “設(shè)備型號、出廠日期、維保周期、上次維保時(shí)間” 等信息。井下運(yùn)維人員巡檢時(shí)，使用本安型手持 RFID 讀寫器掃描標(biāo)簽，即可快速調(diào)取設(shè)備的 “運(yùn)行時(shí)長、振動數(shù)據(jù)、潤滑記錄”，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)閾值自動推送維保提醒。

例如，1 號斗輪機(jī)的懸臂油缸標(biāo)簽顯示 “運(yùn)行時(shí)長已達(dá) 1500 小時(shí)（維保閾值為 1200 小時(shí)）”，系統(tǒng)自動生成井下維保工單，運(yùn)維人員提前更換密封件，避免了油缸泄漏導(dǎo)致的 12 小時(shí)停機(jī)。改造后，斗輪機(jī)故障停機(jī)時(shí)間從每月 15 小時(shí)降至 4 小時(shí)，設(shè)備維保成本降低 38%。

四、應(yīng)用成效與行業(yè)價(jià)值

該煤礦部署 RFID 系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了井下斗輪機(jī)作業(yè)的 “安全、效率、成本” 三重提升：

安全維度：消除了斗輪機(jī)碰撞、煤倉溢倉等安全隱患，井下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)降低 90%；

效率維度：斗輪機(jī)作業(yè)效率提升 35%，井下煤倉周轉(zhuǎn)能力從日均 5 萬噸增至 6.75 萬噸；

成本維度：煤種混倉導(dǎo)致的分揀成本降低 85%，設(shè)備維保成本減少 38%。

在煤礦井下場景中，本安型 RFID 技術(shù)的 “防爆特性、抗惡劣環(huán)境、非接觸識別” 優(yōu)勢，完美適配斗輪機(jī)的作業(yè)需求 —— 而現(xiàn)場采用的 IP67 防護(hù)、本安型讀寫設(shè)備（如圖中所示），更是保障了系統(tǒng)在井下高粉塵、強(qiáng)干擾環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。這一實(shí)例證明，RFID 是煤礦井下斗輪機(jī)從 “人工操作” 向 “智能管控” 升級的關(guān)鍵技術(shù)，可廣泛復(fù)制到同類井工煤礦的倉儲作業(yè)環(huán)節(jié)。

五、應(yīng)用產(chǎn)品

晨控智能推出了CK-FR08系列RFID產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品具備以下特點(diǎn)：

高度集成化設(shè)計(jì)：

集天線、放大器、控制器于一體，采用先進(jìn)的集成芯片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的小型化與高性能。這種高度集成的設(shè)計(jì)不僅減少了設(shè)備的體積和重量，方便安裝在空間有限的生產(chǎn)設(shè)備上，還降低了設(shè)備間的連接復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

便捷安裝與靈活部署：

產(chǎn)品體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方式靈活多樣，可通過螺栓固定等方式快速安裝在生產(chǎn)線上的關(guān)鍵位置，如拉絲機(jī)、捻股機(jī)、鍍銅設(shè)備的物料進(jìn)出口處。

標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議與接口：

遵循標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) MODBUS TCP/IP、ProfiNet、EtherNet/IP等工業(yè)通信協(xié)議，支持以太網(wǎng)接口。這種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)使得 RFID 系統(tǒng)能夠與企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)（如 MES、ERP）無縫對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與共享。通過以太網(wǎng)接口，讀寫器可以將采集到的 RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù)快速上傳至服務(wù)器，為生產(chǎn)調(diào)度和質(zhì)量管控提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。

高防護(hù)等級：

防護(hù)等級達(dá)到IP67，具備卓越的防水、防塵、防油污和防腐蝕性能。即使在鋼簾線生產(chǎn)過程中長時(shí)間暴露在惡劣環(huán)境下，也能確保設(shè)備正常運(yùn)行，有效延長設(shè)備使用壽命，減少設(shè)備維護(hù)成本。

CK-FR08-A01是一款基于射頻識別技術(shù)的高頻RFID標(biāo)簽讀卡器，讀卡器工作頻率為13.56MHZ，支持對I-CODE 2、I-CODE SLI等符合ISO15693國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議格式標(biāo)簽的讀取。讀卡器內(nèi)部集成了射頻部分通信協(xié)議，用戶只需通過RS485通信接口接收數(shù)據(jù)便能完成對標(biāo)簽的讀取操作，而無需理解復(fù)雜的射頻通信協(xié)議。

讀卡器自帶Auto-turning自動調(diào)諧電路，在不同環(huán)境中工作時(shí)能自動調(diào)節(jié)電路參數(shù)，使外部環(huán)境對讀卡距離的影響降到最小，進(jìn)一步增強(qiáng)了自身的抗干擾能力, 具有接收靈敏度高、性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。

讀卡器可廣泛應(yīng)用于物流，倉儲管理，過程控制，機(jī)械臂站點(diǎn)控制等領(lǐng)域。