非接觸式智能IC卡在井下人員定位系統(tǒng)中的應(yīng)用

文章出處：http://m.botanicstilllife.com 作者：陳曉紀(jì)等   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月22日

0 引言

    近年來，國內(nèi)礦井事故時(shí)有發(fā)生，如何加強(qiáng)安全生產(chǎn)和安全監(jiān)督工作力度，當(dāng)發(fā)生事故后如何提高救援和搜救工作效率，成為社會(huì)關(guān)心的熱點(diǎn)問題。結(jié)合煤炭工業(yè)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出智能IC卡，將尖端的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，解決了煤礦井下設(shè)備安全運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸、信號(hào)轉(zhuǎn)換和信息處理等方面的技術(shù)難題，為煤礦井下人員監(jiān)測(cè)、控制和 跟蹤管理、搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作以及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、管理等方面提供了有效的科技支撐，有力地推動(dòng)了煤礦企業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的全面監(jiān)控，真正滿足數(shù)字礦山的要求。

1 設(shè)備配置 

    非接觸式智能IC卡與讀寫器間的通訊是借助“空間媒介”電磁波進(jìn)行，不存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電觸點(diǎn)，操作便利快捷，可靠性高，壽命長(zhǎng)，抗干擾性強(qiáng)。 

    非接觸式智能Ic卡包含了兩部分：RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。

(1)RF射頻接口電路 

    在RF射頻接口電路中，主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊。它可將卡片讀寫器上的l3．56 MHz無線電調(diào)制頻率接收，一方面送調(diào)制，解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電壓進(jìn)行進(jìn)一步地處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。 

    POR模塊主要是對(duì)卡片上的各個(gè)電路進(jìn)行POWER—ON—RESET(上電復(fù)位)，使各電路同步啟動(dòng)工作。

(2)數(shù)字電路 

卡片上的等效電路如圖1所示。 
 

La．天線線圈與IC微晶片的接觸點(diǎn)    Lb．天線線圈與IC微晶片的接觸點(diǎn)    圖1 等效電路

卡片的自由振蕩頻率

天線線圈的電感


2 井下定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 

    (1)實(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進(jìn)出的有效識(shí)別和監(jiān)測(cè)監(jiān)控，使管理系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動(dòng)化”，實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山的目標(biāo)。 
    (2)為煤礦管理人員提供人員進(jìn)出限制、考勤作業(yè)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控等多方面的管理信息，一旦發(fā)生煤礦安全事故，通過該系統(tǒng)立刻可以知道該作業(yè)面工作人員及其數(shù)量，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)和安全救護(hù)等搜救工作的高效運(yùn)作。 
    (3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、可擴(kuò)容性、易維護(hù)性和易操作性。

3 井下定位功能設(shè)計(jì) 

3．1 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集 

    礦井目標(biāo)包括人員、車輛以及一些移動(dòng)的設(shè)備等。沿巷道走向，每隔一定距離布置一個(gè)分站，另外可以在礦井巷道的進(jìn)出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危險(xiǎn)場(chǎng)合(如盲巷等)、地面主要出入口等位置安裝監(jiān)測(cè)分站。當(dāng)攜帶有射頻卡的人員、車輛、設(shè)備進(jìn)入監(jiān)測(cè)分站檢測(cè)范圍時(shí)，監(jiān)測(cè)分站可以將相關(guān)人員的身份、車輛車號(hào)、設(shè)備編號(hào)等信息讀出并傳送回控制中心。數(shù)據(jù)采集方式如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

3．2 實(shí)時(shí)定位跟蹤 

    非接觸式智能Ic卡上可以加裝高亮度報(bào)警燈進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。當(dāng)卡接收到分站發(fā)出的呼叫信號(hào)后，報(bào)警燈閃爍提示相關(guān)人員。在需要緊急撤離、尋找失蹤人員時(shí)，人員無線尋呼系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用。可以單獨(dú)呼叫一個(gè)人、成組呼叫、呼叫某個(gè)區(qū)域的人員、多個(gè)區(qū)域或全礦區(qū)呼叫。呼叫信息由計(jì)算機(jī)控制，通過指定的監(jiān)測(cè)分站發(fā)出。呼叫信息有一般呼叫、緊急呼叫、緊急撤離呼叫等多種類型，通過報(bào)警燈的不同顏色來區(qū)別。

3．3 綜合信息管理 

    通過對(duì)下井工作人員的人井、升井時(shí)間、在井下各區(qū)域停留工作時(shí)間的記錄與統(tǒng)計(jì)，為企業(yè)提供考勤管理基礎(chǔ)信息。跟蹤安全監(jiān)測(cè)人員在井下的運(yùn)動(dòng)軌跡，記錄各區(qū)域及各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的停留時(shí)間，從而保證安全監(jiān)測(cè)工作的執(zhí)行。

    當(dāng)?shù)V井發(fā)生緊急事件時(shí)，可以及時(shí)對(duì)丟失人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查詢事故現(xiàn)場(chǎng)附近的人員及相關(guān)人員的定位信息，快速確定人員的準(zhǔn)確位置，以便及時(shí)有效地開展搜救工作。發(fā)生緊急情況時(shí)通過緊急告警信號(hào)呼叫相關(guān)人員緊急撤離危險(xiǎn)區(qū)域，為指揮人員提供井下各區(qū)域人員的實(shí)時(shí)分布信息，幫助指揮人員制定應(yīng)急方案。當(dāng)通訊不能恢復(fù)時(shí)，利用手持識(shí)別設(shè)備在井下尋找失蹤人員。

    通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)礦井目標(biāo)定位安全管理信息的數(shù)據(jù)共享，為礦井各部門及上下級(jí)各層領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息與歷史信息，為指揮決策提供重要依據(jù)。

4 結(jié)語 

    本系統(tǒng)成功應(yīng)用于阜新礦業(yè)集團(tuán)，為煤礦井下人員監(jiān)測(cè)、控制和跟蹤管理、搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作等方面提供了有效的技術(shù)支撐，也可應(yīng)用于城市公共交通、電子護(hù)照、校園一卡通等方面。

作者簡(jiǎn)介：陳曉紀(jì)(1983一)，遼寧昌圖人，碩士研究生，主要從事網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)的研究．
遼寧工程技術(shù)大學(xué)    葉景樓     遼寧工學(xué)院   陳曉紀(jì)  任永昌  葉景樓  王麗艷  姚遠(yuǎn)

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