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ELECTRONICS WORLD ・技术交流
本文分析现有救援探测仪应用现状，提出一种新型矿用UHF-RFID 救援探测仪应用于煤矿灾后应急救援工作，具备无需供电、快速搜救、定位精确、易携带、易搭载等技术优势，分析设计要点，为探测仪的研制提供技术参考。 我国是世界产煤大国，由于作业设备和工艺相对落后，煤矿井下高危事故频发，一旦出现环境瓦斯突出、透水等事故，导致煤矿事故死亡人数居世界前列。煤矿灾害事故抢险救灾的时效性极强，救灾良机稍纵即逝，必须及时掌握灾种、灾情和灾区环境条件，制订救灾对策和措施。由于国内井下避难所起步较晚没有形成产业化，且井下避险措施无明确标准，一旦发生矿难，灾后人员分散，很难实现集中避险， 且事故后通信线路极易发生中断，井下通讯设备瘫痪，集中监控系统失去监控功能，系统中人员位置只保留在事故发生前，且矿工自身携带传统定位卡在芯片短路或电池无电情况下失去定位功能，导致灾后无法有效快速实现人员精准定位。人员分散、井下环境条件恶劣及无供电通讯等特殊情况，给煤矿事故后人员及时救援造成巨大困难，如何快速救援井下受困人员，成为救灾工作的重点和难点，本文提出一种新型UHF-RFID 救援探测仪，用于煤矿灾后人员定位及应急救援。
1 煤矿救援探测仪现状
废酸回收煤矿灾后应急救援依赖于正确的救援措施和先进的救援装备，在过往大量煤矿灾后应急救援案例中可知，营救人员广泛使用救援探测仪，常用的探测仪主要有音频救援探测仪、红外救援探测仪以及雷达波救援探测仪。通过这种探测仪，可探测人员无法触及区域被困人员情况，便于制定应急救援方案，在时间宝贵的营救工作中，救援侦测仪可以帮助搜救人员迅速准确安全地发现被困者，但是现有救援探测仪在实际应用中依然存在难题：
（1）救援探测仪在营救过程作用显著，但有些幸存人员被发现以后，由于定位困难，导致营救失败；
（2）高端救援探测仪价格昂贵依赖于进口设备，国产较少，现场救援人员仪器装备不足，难以满足需要；
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（3）煤矿灾后救援环境恶劣，探测仪受到较大干扰，功能不能完全实现；
（4）应用救援机器人在危险区域进行人员搜救已经逐渐成为主流，搜救机器人大多搭载摄像头及热成像仪对人员进行搜救，受限于受灾区环境恶劣、低照度等因素，搜救存在盲区、搜救时间长且效率低，缺乏快速定位探测装备对人员进行精准定位。
www.77zizi为保证矿井发生灾害后，井下通讯及供电线路中断情况下，
能够对人员实行精准定位，提升搜救效率，本文提出的新型UHF-RFID 救援探测，易携带、易搭载、环境适应性强、断电无通讯情况可进行人员精准位置探测救援。
2 矿用UHF-RFID救援探测仪工作原理
矿用UHF-RFID 救援探测仪创新性将UHF-RFID 射频识别技术应用在人员定位探测仪器上，矿工下井前可将事先写有个人信息的无源RFID 标签装载于随身物品上，标签无需电池供电，当发生矿难时，营救人员或救援机器人装载救援探测仪，探测仪通过天线发送超高频段（UHF ）无线电磁波，在电磁波区域内的RFID 标签获得电磁场中的能量，与探测仪读写器进行数据交互，将标签编码及存储内容传输给探测仪，探测仪根据标签信息认定目标物，结合算法精准确定人员位置，基本组成示意如图1
所示：
图1 UHF-RFID救援探测仪基本组成
氧化镁板>固体水该种探测仪搜救范围小，井下无供电无通讯情况下，可以快速
定位无源标签并读取受困人员信息，提升救援时效性。相对于传统的音频救援探测仪，抗干扰能力强；相对于红外救援探测仪，定位精准穿透性强；相对于雷达波救援探测仪，价格低廉且操作简单可靠。矿用UHF-RFID 救援探测仪作为煤矿灾后救援中人员定位探测的基础装备，能够在无供电、无通讯且环境恶劣情况下完成人员定位探测任务，为营救人员及救援机器人提供一种新形式的探测手段，能够缩短搜救时间提升搜救效率，对煤矿灾害紧急救援具有重要意义。
3 矿用UHF-RFID救援探测仪设计要素分析
矿用UHF-RFID 救援探测仪在应用原理上具备技术优势，但是应用于煤矿应急救援领域，设备本身的安全性能、探测精度、续航时间、算法可靠性提出很高要求，设计要素如下：
（1）研究基于UHF-RFID 技术应用于人员定位探测领域，确定不同频率电磁波对无源标签位置识别范围与信息读取灵敏度。
射频识别技术（RFID ）系统工作需要电磁波的传播，不同发射频率会在射频识别系统的读/写距离，数据传输速率和可靠性上产生较大的差异，UHF-RFID 救援探测仪采用超高频段作为探测仪工作频段，识别无源标签，探测距离远，标签储存信息且数据交换频率高，需要分析发射频率与识别距离、信息读取速率之间关
一种新型矿用UHF-RFID救援探测仪的应用研究
煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿安全技术国家重点实验室 沈阳煤炭科学研究所有限公司 朱明亮
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