在諸多制約RFID發(fā)展和應(yīng)用的因素中，RFID技術(shù)本身的局限性也是主要因素之一。RFID技術(shù)本身的局限性表現(xiàn)在諸如由于RFID頻率特性對(duì)識(shí)別對(duì)象的甄別性因此而造成的識(shí)別率不高等方面。對(duì)于RFID系統(tǒng)來(lái)講，低頻系統(tǒng)具有良好的對(duì)水、肉體等可導(dǎo)媒介的穿透力，而速度、距離、抗沖突性較差，而高頻系統(tǒng)則正好相反。如何充分利用各種頻率的特性，揚(yáng)長(zhǎng)避短，全球領(lǐng)先的RFID芯片設(shè)計(jì)公司iPico Identification公司創(chuàng)造性地將低頻和高頻兩種頻率特性集成在同一枚芯片上，使得這種雙頻系統(tǒng)同時(shí)具有了低頻可穿透性和高頻良好的距離、速度、抗沖突性。這種集成的雙頻系統(tǒng)可以廣泛地應(yīng)用在FFPT(無(wú)障礙人員跟蹤)、高濕識(shí)別對(duì)象、動(dòng)物識(shí)別、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)等方面，具有其他系統(tǒng)所不具備的優(yōu)越性。本文介紹雙頻在采礦業(yè)上的應(yīng)用，這種應(yīng)用對(duì)目前我國(guó)重大安全事故頻發(fā)的采礦業(yè)來(lái)講，具有很好的榜樣作用。  

      Anglo American Platinum公司位于南非的Paardekraal礦，RFID正承擔(dān)著節(jié)約資金并挽救生命的重任。本文詳細(xì)的講述了Paardekraal礦井中RFID應(yīng)用的詳細(xì)情況與方案框架，聯(lián)系到我國(guó)目前頻頻發(fā)生的煤礦安全事故，該RFID應(yīng)用案例對(duì)于這一社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題通過(guò)技術(shù)手段解決有重大意義。 

      南非礦業(yè)部門(mén)指出其RFID系統(tǒng)實(shí)施在艱苦的礦井作業(yè)環(huán)境中的重要作用。與此同時(shí)，南非為礦業(yè)提供蓄電池以及各種管理服務(wù)的Willard Batteries公司，發(fā)現(xiàn)RFID技術(shù)在采礦業(yè)的巨大潛能。 

      南非最大的電子公司之一—Allied Electronics分公司，其業(yè)務(wù)現(xiàn)已從僅僅作為一個(gè)蓄電池產(chǎn)品供應(yīng)商拓展到運(yùn)送服務(wù)。公司所管理的礦業(yè)公司的一些設(shè)備之中，包括蓄電池供電的礦燈，安裝在礦工的頭盔上使用，會(huì)不斷的損壞。通過(guò)為礦燈配備RFID標(biāo)簽，Willard可以對(duì)礦燈的使用以及維護(hù)情況進(jìn)行跟蹤。該技術(shù)也能夠跟蹤使用者以及他們的進(jìn)出礦井情況。 

      Willard對(duì)RFID的采用歷史同采礦本身有幾分相似之處。到最近為止，Willard公司同礦業(yè)公司的聯(lián)系僅僅限于蓄電池的供應(yīng)。然而，大約5年前，Willard發(fā)現(xiàn)礦業(yè)的一個(gè)新的商業(yè)契機(jī)：提供設(shè)備管理。南非礦業(yè)公司開(kāi)始對(duì)其礦燈的使用情況進(jìn)行管理，包括采礦設(shè)備儲(chǔ)備場(chǎng)所，維修地點(diǎn)，以及分配情況等的管理。那些設(shè)備不僅包括礦燈，還包括便攜式照明設(shè)備，設(shè)備齊全的自救包，便攜式瓦斯探測(cè)設(shè)備以及急救設(shè)備。據(jù)Willard 直流電源公司管理部經(jīng)理Alan Waterston說(shuō)，礦燈房大約有4000到5000礦燈以及其他設(shè)備。 

      為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人員以及其他項(xiàng)目的自動(dòng)化管理，公司過(guò)去曾開(kāi)發(fā)了其特有的"智能燈"（Intellilamp）軟件，該軟件同條碼技術(shù)關(guān)聯(lián)使用，記錄礦工出入礦燈房的情況。Waterston介紹說(shuō)，在南非礦井標(biāo)識(shí)員工的傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，每一位員工都配有唯一個(gè)條碼數(shù)據(jù)所標(biāo)識(shí)的ID。 

      Waterston 介紹說(shuō)，"條碼將員工編號(hào)以及其他各種編碼結(jié)合起來(lái)，允許或限定對(duì)預(yù)定區(qū)域的訪(fǎng)問(wèn)"，"條碼中所包含的詳細(xì)信息可以通過(guò)智能燈系統(tǒng)采集，并且條碼同RFID標(biāo)簽上的唯一的編號(hào)密切結(jié)合在一起，RFID標(biāo)簽固定到礦燈或者其它設(shè)備之上。此過(guò)程是數(shù)據(jù)庫(kù)初級(jí)設(shè)計(jì)的一部分，并且同系統(tǒng)中礦燈的分配情況相關(guān)聯(lián)。一旦完成的話(huà)，剩下僅僅是維護(hù)問(wèn)題--當(dāng)新的員工到來(lái)時(shí)增加新的分配或者當(dāng)有員工離職去除以前的分配。" 

      將RFID系統(tǒng)應(yīng)用到礦井中，事實(shí)證明這是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。Willard的管理人員對(duì)無(wú)源和有源RFID技術(shù)都進(jìn)行了研究，據(jù)Waterston說(shuō)。最初，公司測(cè)試采用125 KHz低頻的以及13.56 MHz高頻無(wú)源標(biāo)簽。對(duì)（采礦）帽燈蓄電池箱量身定做了標(biāo)簽，在設(shè)備發(fā)放室以及在礦燈房到井筒的出口處十字轉(zhuǎn)門(mén)附近安裝讀寫(xiě)器（應(yīng)答器）。十字轉(zhuǎn)門(mén)同時(shí)也備有條碼掃描器，用以識(shí)讀每一個(gè)礦工的ID卡，確認(rèn)是否允許通過(guò)。  

      然而，RFID系統(tǒng)沒(méi)能達(dá)到最小讀取距離為600mm（2英尺）的要求，因?yàn)橛腥齻€(gè)區(qū)域礦工必須通過(guò)十字轉(zhuǎn)門(mén)。Waterston解釋說(shuō)，如果系統(tǒng)的讀取范圍小于2英尺，可能會(huì)出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤的情況。公司對(duì)有源標(biāo)簽也進(jìn)行了研究，如果采用有源標(biāo)簽，就可以滿(mǎn)足跟蹤物品時(shí)RFID系統(tǒng)可以有更大的讀取距離，但是由于同無(wú)源標(biāo)簽相比，有源標(biāo)簽成本過(guò)高，這個(gè)方案也是不可行的。  

      另一個(gè)選擇——900 MHz超高頻無(wú)源標(biāo)簽和讀寫(xiě)器——由于水和金屬所導(dǎo)致的RF干擾，不能夠?qū)崿F(xiàn)較高的讀取率。礦工所使用的所有工具是由不同的材料人工制成。因?yàn)闊羰怯伤芰现瞥?，?duì)900MHz超高頻標(biāo)簽的讀取沒(méi)有影響，帽燈的標(biāo)簽比較容易處理。設(shè)備齊全的自救包卻被不銹鋼容器所包圍，對(duì)900MHz超高頻標(biāo)簽的讀取產(chǎn)生干擾。瓦斯探測(cè)設(shè)備也由不銹鋼所包裹，干擾了標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的工作頻率。 

      Willard在RFID解決方案的道路上不斷的探索著，并和集成商I-Chain及RFID專(zhuān)業(yè)公司iPico Holdings進(jìn)行了這一領(lǐng)域的合作。集成商I-Chain曾經(jīng)同iPico合作開(kāi)發(fā)過(guò)RFID系統(tǒng)在許多方面的應(yīng)用。 

      RFID系統(tǒng)幫助Willard及其礦業(yè)客戶(hù)遵循南非政府  

      2003年10月，Willard就開(kāi)始對(duì)iPico的新的無(wú)源雙頻RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器進(jìn)行測(cè)試，作為Anglo American Platinum公司位于南非西北省的Paardekraal礦測(cè)試計(jì)劃的一部分，該測(cè)試計(jì)劃為期四周。雙頻RFID技術(shù)集合了低頻（125 kHz 到135 kHz）的發(fā)射和高頻(6.8 MHz)RFID的高速數(shù)據(jù)傳輸能力的優(yōu)點(diǎn)。RFID讀寫(xiě)器傳輸?shù)皖l信號(hào)給標(biāo)簽提供能量，標(biāo)簽使用高頻頻譜傳輸信號(hào)給讀寫(xiě)器。 

     iPico的雙頻RFID系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)標(biāo)簽的成功讀取，即使在眾多礦工聚集、下井的人員不斷減少的時(shí)候也可以成功讀取。該系統(tǒng)在連續(xù)的基礎(chǔ)上每分鐘可以讀取平均7200個(gè)標(biāo)簽，讀取范圍0.6m～2m。公司方宣稱(chēng)該系統(tǒng)可以透過(guò)液體，甚至某些金屬運(yùn)行，性能上優(yōu)于13.56 MHz和860-960 MHz的 RFID系統(tǒng)。 

     雙頻RFID系統(tǒng)在測(cè)試計(jì)劃中運(yùn)行良好，2004年春季，i-Chain為Willard在一個(gè)礦燈房配置了18個(gè)雙頻讀寫(xiě)器和5000個(gè)標(biāo)簽。安裝工作包括搭建局域網(wǎng)（LAN）用以連接讀寫(xiě)器。IPico幫助Willard確定礦燈房讀寫(xiě)器的配置，從而使系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。 

     據(jù)Waterston說(shuō)，正如所預(yù)料的，雙頻系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。"達(dá)到高度的精確性"需要跟蹤礦工進(jìn)出礦燈房的移動(dòng)情況。"實(shí)質(zhì)上，礦工是沿著預(yù)定好的裝備有讀寫(xiě)器的路線(xiàn)移動(dòng)，從而可以收集到礦工和帽燈的數(shù)據(jù)，因?yàn)槊睙粢呀?jīng)通過(guò)了這些預(yù)定點(diǎn)。"他介紹說(shuō)，"作為Willard系統(tǒng)的一部分，讀寫(xiě)器并沒(méi)有安裝到地面以下，但是如果需要的話(huà)，安裝工作可能會(huì)拓展到一些特殊的工作區(qū)域。這些安裝的成本收益將由客戶(hù)來(lái)評(píng)估。" Willard目前正在其他的兩個(gè)場(chǎng)所安裝RFID系統(tǒng)，共計(jì)4000個(gè)礦燈。 

     一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓芾響?yīng)用軟件——Willard同南非軟件開(kāi)發(fā)商聯(lián)合設(shè)計(jì)——對(duì)RFID讀寫(xiě)器網(wǎng)絡(luò)和礦業(yè)企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)合。管理應(yīng)用軟件從礦業(yè)ERP系統(tǒng)的人力資源模塊獲取時(shí)間以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是同礦燈房的物品發(fā)布信息整合在一起的，而礦燈房的物品發(fā)布信息從RFID讀寫(xiě)器收集的。這些整合在一起的數(shù)據(jù)，過(guò)去通常是對(duì)Willard有關(guān)礦燈房和設(shè)備使用的服務(wù)和管理信息等制定賬單而使用。使用智能燈系統(tǒng)，Willard能夠給出所有單元的清單，以方便帳單制定。 

      自從測(cè)試安裝了第一個(gè)系統(tǒng)以來(lái)，據(jù)說(shuō)Willard讀取成功率是100%，系統(tǒng)能夠在連續(xù)的基礎(chǔ)上跟蹤設(shè)備和礦工的移動(dòng)情況。RFID在Paardekraal礦安裝試運(yùn)轉(zhuǎn)的前兩周，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)給管理人員有員工沒(méi)有按時(shí)進(jìn)入礦燈房時(shí)，Willard所獲得的礦井中人員的移動(dòng)信息的價(jià)值是無(wú)法進(jìn)行衡量的。 

      我們來(lái)看一下智能燈系統(tǒng)的一個(gè)真實(shí)場(chǎng)景：根據(jù)對(duì)標(biāo)簽單元的移動(dòng)信息收集，發(fā)現(xiàn)一個(gè)礦燈沒(méi)有通過(guò)預(yù)定點(diǎn)送還。此信息連同對(duì)礦燈房的實(shí)際核查一起證實(shí)了礦工尚未回來(lái)。一組人員送入礦井，他們?cè)诓痪们邦A(yù)定好的一個(gè)爆破作業(yè)地點(diǎn)找到了那名礦工。 

      據(jù)Waterston說(shuō)，采用RFID以及系統(tǒng)整合而成的Willard智能燈系統(tǒng)，主要好處在于能夠跟蹤礦工通過(guò)十字轉(zhuǎn)門(mén)情況，能夠標(biāo)明工人從地面上到地下的路徑。 

     “南非的礦井采用了一個(gè)輪班檢查（shift-clearance）系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)爆破以前的工作地點(diǎn)是非常明確的?！?nbsp;Waterston介紹說(shuō)，“RFID跟蹤（系統(tǒng)）的實(shí)施，能夠提供給礦井第二階段安全檢查。”系統(tǒng)所產(chǎn)生的信息“允許任何礦工在其輪班以后尚沒(méi)有返回到礦燈房時(shí)，快速確認(rèn)，以確定其所在場(chǎng)所?！彼忉屨f(shuō)。 

      RFID系統(tǒng)幫助Willard及其礦業(yè)客戶(hù)遵從南非政府的有關(guān)礦業(yè)以及工人安全的管理制制度，通過(guò)跟蹤和記錄每天作業(yè)的輪班數(shù)，每次輪班地下作業(yè)的員工數(shù)以及安全裝置的維護(hù)情況等信息。對(duì)所有的設(shè)備以及以前曾經(jīng)由人工管理的程序而言，完整的維修歷史的記錄是非常必需的。經(jīng)由維修或者維護(hù)的設(shè)備，通過(guò)RFID系統(tǒng)記錄到修理平臺(tái)中?！耙粋€(gè)礦燈，配備有唯一的標(biāo)識(shí)碼，然后就可以繼續(xù)使用” Waterston說(shuō)，“所有的維修和替換的零件都可以通過(guò)其特有的礦燈編號(hào)進(jìn)行采集，從而構(gòu)建了一個(gè)完整的服務(wù)日志。該智能燈系統(tǒng)保管備用物品、組件以及他們各自的價(jià)格的一個(gè)完整的清單，這樣就有可能實(shí)現(xiàn)跟蹤成本花費(fèi)、備用物品以及組件的使用情況?！彼f(shuō)，“一些必需的報(bào)表的生成電子化，減少了這方面對(duì)勞動(dòng)力的需求。此外，也減少了人為所產(chǎn)生的錯(cuò)誤?！?nbsp;

      該RFID系統(tǒng)整合了智能燈應(yīng)用軟件，也考慮到了十字轉(zhuǎn)門(mén)通過(guò)點(diǎn)的安全核查。只有當(dāng)?shù)V工具有一個(gè)分配好的礦燈、設(shè)備齊全的自救包和便攜式瓦斯探測(cè)設(shè)備時(shí)，才允許通過(guò)十字轉(zhuǎn)門(mén)出入井筒。Waterston說(shuō)，通過(guò)RFID系統(tǒng)收集的信息，可以防止對(duì)標(biāo)識(shí)卡的假冒使用行為。它能夠阻止其他人員進(jìn)出礦井，因?yàn)橹挥杏匈Y格的礦工才具有條碼ID標(biāo)簽。礦工的條碼編號(hào)以及其設(shè)備RFID標(biāo)簽編碼，都必須同其進(jìn)入以前Willard智能數(shù)據(jù)庫(kù)所分配的編碼相匹配。 

      “對(duì)礦井工作人員進(jìn)行跟蹤，許多締約的流動(dòng)工作人員則是[礦業(yè)公司]所面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)?！彼f(shuō)，“礦燈房是所有地下作業(yè)人員的必經(jīng)之處，帶有RFID標(biāo)簽的唯一標(biāo)識(shí)設(shè)備分配給個(gè)人，允許對(duì)所有必要的個(gè)人信息進(jìn)行采集?！?nbsp;

      Waterston說(shuō)，從讀寫(xiě)器（應(yīng)答器）獲取的RFID數(shù)據(jù)根據(jù)每個(gè)礦業(yè)地點(diǎn)的需求轉(zhuǎn)化為各種報(bào)告，“本質(zhì)上是定位人員的移動(dòng)、設(shè)備的丟失，以及跟蹤拿去維修或交換的設(shè)備?！?nbsp;

      Waterston提到，在此系統(tǒng)投入運(yùn)行以前，每月某特定地點(diǎn)的礦燈的丟失率高達(dá)25%。因?yàn)闆](méi)有任何機(jī)制對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，并且沒(méi)有將他們與特定的個(gè)人相聯(lián)系，不可能指明說(shuō)是誰(shuí)丟失或者損壞了?，F(xiàn)在卻大不相同了。 

     “l(fā)amp for life的理念的采用，使得責(zé)任分擔(dān)到個(gè)人，這樣礦燈持有人就作為礦燈的物主身份?！?nbsp;Waterston說(shuō)。礦工的ID編碼同礦燈標(biāo)簽的ID編碼的連接，就能使得所分配的設(shè)備所有人將對(duì)設(shè)備的丟失或損壞負(fù)有責(zé)任。 

      同任何重要技術(shù)的初始階段一樣，對(duì)員工的培訓(xùn)是RFID配置成功的重要因素?！耙坏┱_的技術(shù)確定下來(lái)，對(duì)人員的培訓(xùn)使其接受[采用]該系統(tǒng)，過(guò)去是，現(xiàn)在還是礦燈房管理的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。” Waterston說(shuō)。盡管一些礦工對(duì)新系統(tǒng)持有懷疑態(tài)度，將它看作是對(duì)他們的一種考核機(jī)制，Waterston指出，RFID系統(tǒng)所帶來(lái)的利益，礦井所有人是非常清楚的。改良了礦井作業(yè)人員的安全機(jī)制，設(shè)備維護(hù)管理的成本效益更優(yōu)化，更為重要的是控制了設(shè)備丟失并且更精確地管理設(shè)備的使用情況。