采取RFID可以及时对井下佩带电子标签( Tag)的工作人员进行定位、身份辨认, 由读写器采集到的信息经由过程CAN总线传送到地面, 一方面实现了井下人员的考勤统计,另一方面为查询矿井中的人员分布情况供给了根据。 摘要: 基于对射频辨认(RFID)技巧与现场总线(CAN)技巧的研究, 论文设计了一种煤矿井下人员定位体系。采取RFID可以及时对井下佩带电子标签( Tag)的工作人员进行定位、身份辨认, 由读写器采集到的信息经由过程CAN总线传送到地面, 一方面实现了井下人员的考勤统计,另一方面为查询矿井中的人员分布情况供给了根据。
0 引言
今朝, 煤矿井下广泛存在入井人员治理艰苦, 治理人员难以及时控制井下人员的动态分布及功课情况, 一旦变乱产生, 对井下人员的抢救缺乏靠得住信息, 抢险救灾、安然救护的效力低。引入和应用煤矿井下人员定位体系, 工作人员佩带的电子标签经由过程井下监控节点向监控中间传送他们的地位信息, 及时控制每小我在井下的地位及活动轨迹, 对煤矿的安然临盆将有积极感化, 在必定程度上削减人员伤亡。日常平凡, 上传的地位信息也可以用做工作人员的考勤记录。
1 射频辨认技巧
1.1 射频辨认成长
RFID是20世纪90年代鼓起的一种非接触式的新型主动辨认技巧, 它应用无线传输方法进行双向数据通信, 进而达到主动辨认并交换信息的目标。近年来, 主动辨认技巧获得了快速普及和推广, 主动辨认办法多种多样: 条形码是一种应用广泛、便宜的主动辨认术, 但条形码信息量小, 不克不及改写 有触点排的IC卡是电子数据载体最广泛的构造, 但在很多情况下, 机械触点的接通是弗成靠的RFID却可以让物品实现真正的主动化治理, 其优势异常明显: 存储信息量大年夜, 每一个产品拥有环球无双的ID号 读写不须要光源, 可以透过外部材料读取数据 应用寿命长,能在恶劣情况下工作 可以或许随便马虎嵌入或附着在不合外形、类型的产品上 读取距离更远, 可以写入及存取数据, 实现标签的内容动态改变 可以或许同时处理多个标签 标签的数据存取有暗码保护, 安然性更高 可以对RF ID标签所附着的物体进行追踪定位[ 1 ]。
1.2 射频辨认体系构成
射频辨认体系重要由Tag、读写器、天线等构成, 一般还须要其他非接触卡软硬件的支撑。
1) 读写器。读写器可以简化为两个根本的功能模块:高频接口模块(发送器和接收器)和控制单位两部分[ 2 ]。读写器读取电子标签中的信息, 然后将信息发送到地面监控中间。
2) 无源电子标签。电子标签由耦合元件和ASIC ( IC)构成。无源电子标签, 即没有本身的电源供给的电子标签,由读写器发出的高频场供给能量[ 2 ]。模仿前端合营解调器从电子标签天线接收电流, 整流后使电容充电, 再经稳压后为电子标签供电。
2 CAN总线技巧
CAN是由ISO定义的串行通信总线, 最初应用在80年代末的汽车工业里。它具有高位速度、高抗电磁干扰性、高靠得住性并且可以或许检测到产生的任何缺点。CAN在微控制器之间须要互相通信或微控制器和长途的外围器件要互相通信的情况下是一个幻想的解决办法, 在各类控制体系获得了广泛应用。
CAN采取了新技巧及独特的设计, 与RS485比拟具有凸起的靠得住性、及时性和灵活性。CAN具有多主节点的收集特点, 总线应用率高, 数据传输速度快, 可扩充性好,通信距离长, 消费电子产品加中继器通信距离可达数十千米, 具有靠得住的缺点处理和检错机制, 个别节点掉效并不影响全部通信收集的运行, 及时性好等长处。别的, CAN的双向通信弥补了RS485半双工通信的缺点, 不仅可以或许实现地位信息的上传, 当须要时还可以及时修改井下某监控接点信息。比较可知, RS - 485 收集除了硬件成快卡本、开起事度比CAN -bus收集稍具优势外其他机能方面都没有可比性。在产品更新速度特别快的今天, 假如将产品的上市时光, 产品的后期保护软件开起事度等计算在一路, RS - 485 的硬件成本优势也变得不十分明显, 因而用CAN 总线代替RS - 485 总线是一种比较彻底的筹划。
3 煤矿井下人员定位体系设计
3.1 定位体系根本构成
体系由井上与井下两部分设备构成。井上设备重要由监控中间(包含办事器)及共享收集终端等构成 井下设备以CAN总线作为主传输门路, 开辟响应的煤矿井下人员监控节点, 合营天线、电子标签、传输介质、中继器R等与监控中间挂接, 从而实现井下功课人员的定位和安然治理。体系收集构造如图1所示。
3.2 定位体系工作道理
定位体系重要实现井下人员及设备安然监测工作。在坑道、功课面的交叉道口安装监控节点, 入井工作人员照办请求佩带金雅拓安装电子标签的腰带, 或佩带装有电子标签的安然帽。RFID读写器经由过程固定频率的射频载波向电子标签传送旌旗灯号, 电子标签(工作人员随身佩带)进入读写器的天线工作区域后被激活, 并将载有小我信息的射频旌旗灯号经卡内收发模块发射出去 读写器天线接收到电子标签发来的射频旌旗灯号, 经由处理后, 提掏出小我信息, 经由过程现场总线送至井上监控中间, 记录井下工作人员经由地点、时光、活动轨迹等及时信息, 还可主动生成考勤功课的统计与治理等方面的报表材料, 进步治理效益。
3.3 定位体系核心部件RFID监控节点
1) RFID监控节点硬件设计。监控节点由读写器、微控制器(MCU) 、CAN节点构成。设计中读写器应用的射频芯片是R I - STU - 650A, 它具有抗干扰才能强、通信速度高、功耗低、机能稳定等长处。推敲到成本等方面的问题,设计时RFID采取的工作频率为915MHz, 经由实验测试,证实在传输距离及数据靠得住性等方面, 可以达到本体系的功能请求。读写器与微控制器89C51间应用SP I串行接口进行通信。CAN 节点由三部分所构成: 自力CAN 控制器SJA1000、CAN 驱动器82C250 和高速光电耦合器6N137,如图2所示。为了加强CAN 节点的抗干扰才能, SJA1000并不是直接与82C250相连, 而是经由过程高速光耦6N137 与82C250相连, 如许就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。
2) RFID监控节点软件设计。监控节点单片机软件设计是应用C51和汇编说话混淆编程, 包含复位模块、防冲突模块、读写模块、通信模块, 其流程图见图3。当Tag被验证为合法时, 读写器才正式读/写Tag数据, 经由信息处理之后, 由CAN总线上传到地面监控中间。当Tag被验证为不法时, 读写器转到直接复位应答状况, 等待下次读写操作开端。
3.4 体系实现的重要功能
1) 考勤治理功能。经由过程操作平台专用治理软件对下井人员进行下井次数、井下逗留时光等信息分类统计, 便于考察, 实现工作人员的考勤统计治理功能和有关报表的打印。
2) 安然保障功能。体系根据数据库中储存下来的汗青数据信息, 可敏捷知道井下人员及重要设备的分布情况,一旦出现矿井灾害, 可对现场被困人员进行定位和搜寻,便于有效救护。
3) 临盆调剂功能。经由过程调用数据库中的数据, 可以查询井下人员分布情况并根据须要敏捷进行人员调配, 实现井下有限资本的优化设备, 达到事半功倍的后果。
4 结语
煤矿安然是煤矿临盆永恒的主题, 人员监控与定位是实现煤矿安然临盆的重要包管之一。为此本文对煤矿人员考勤治理体系进行了调研与分析, 对当前的定位技巧进行了研究, 提出了一种以RFID为核心, 以CAN - bus通信收集为纽带的煤矿井下人员定位体系。经由实验验证, 达到了预期的目标, 该体系极大年夜地知足了及时控制煤矿入井人员的动态分布及安然治理的须要, 可实现考勤治理功能及快速指导矿井突发性ota技术变乱的救护工作。
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