淺談煤礦井下人員定位系統(tǒng)技術(shù)的研究

劉戀

摘 要：本文針對我國目前煤炭行業(yè)生產(chǎn)安全現(xiàn)狀，簡單介紹了一種用RFID和RS485通信技術(shù)實現(xiàn)井下人員跟蹤定位系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：無線射頻技術(shù)（RFID） RS485

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0031-01

隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)工作的重視程度日益提高，現(xiàn)有煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、監(jiān)測設(shè)備技術(shù)上的不足和缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來，已經(jīng)影響到煤礦安全工作的正常開展。針對這些情況，提出了一種以RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)與RS485總線技術(shù)為基礎(chǔ)的煤礦井下人員定位管理系統(tǒng)。

1 井下人員定位系統(tǒng)的整體框架

本文主要提出了RS485總線技術(shù)和射頻RFID技術(shù)，同時對井下的工作人員進(jìn)行工作定位識別，這樣就可以很好的提高了井下管理的效率，增加了工作安全的系數(shù)。由井上和井下網(wǎng)絡(luò)這兩個部分組成了工作人員定位系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

井上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是由共享網(wǎng)絡(luò)終端和監(jiān)控中心等方面組成的。井上監(jiān)控中心整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部位是監(jiān)控主機，其主要的職責(zé)是對整個系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理。而監(jiān)控主機主要通過系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點（基站）和網(wǎng)絡(luò)的適配器進(jìn)行通信，同時由基站通過RS-485總線與其他遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點（讀寫器）進(jìn)行連接，實現(xiàn)信息共享。

井下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是由井監(jiān)控基站、通信網(wǎng)絡(luò)組成。井下監(jiān)控分站主要由射頻芯片、主控電路、上行通信接口、LCD顯示、按鍵輸入、RTC實時時鐘、存儲模塊、報警驅(qū)動和電源電路等組成。本系統(tǒng)的核心選用的是AT89S51微處理器，提出了集數(shù)據(jù)傳輸、存儲以及人員信息的讀取一體化的硬件電路系統(tǒng)。井下監(jiān)控分站系統(tǒng)框圖如圖2所示。通信網(wǎng)絡(luò)以RS485總線網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)測節(jié)點，配合礦工隨身攜帶的射頻卡，實現(xiàn)井下人員的定位識別和安全管理。

2 井下人員定位系統(tǒng)的工作原理

人員定位系統(tǒng)主要實現(xiàn)井下人員及設(shè)備安全監(jiān)測工作。在坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝監(jiān)控節(jié)點和讀寫器，具體數(shù)量和位置根據(jù)現(xiàn)場實際工況和要實現(xiàn)的功能要求而定，并且將它們通過網(wǎng)絡(luò)布線和地面的監(jiān)控。入井人員按照要求攜帶安裝電子標(biāo)簽的產(chǎn)品。RFID讀寫器通過固定頻率的射頻載波向電子標(biāo)簽傳送信號，電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的天線工作區(qū)域后被激活，并將載有個人信息的射頻信號經(jīng)卡內(nèi)收發(fā)模塊發(fā)射出去；讀寫器天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)來的射頻信號，經(jīng)過處理，提取出個人信息，記錄井下工作人員經(jīng)過時間、地點、活動軌跡等實時信息，自動生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理等方面的報表資料。

2.1 射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)簡稱RFID，是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，中文稱為無線射頻身份識別技術(shù)，它的基本原理是利用射頻信號及其空間藕合、傳輸特性，實現(xiàn)對靜止、移動的待識別物品的自動機器識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，不需要直接接觸，可工作于各種惡劣的環(huán)境。

RFID是由射頻卡、讀卡器及計算機通信網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部分所組成，射頻卡發(fā)射一特定頻率的無線射頻信號給讀卡器，將其卡內(nèi)的數(shù)據(jù)送出，此時讀卡器中的射頻模塊開始工作，依序接收解讀射頻卡發(fā)來的數(shù)據(jù)，再通過計算機網(wǎng)絡(luò)送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

2.2 RS485總線

RS485總線標(biāo)準(zhǔn)由通訊工業(yè)協(xié)會制定，RS485作為一種多點、差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范已成為業(yè)界應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一RS485是工業(yè)中使用非常廣泛的雙向、平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口，支持多點連接，允許創(chuàng)建多達(dá)32個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)；最大傳輸距離1200 m，支持1200 m時為100 kb/s的高速度傳輸，抗干擾能力很強，布線僅有簡單的一對雙絞線。

RS485通信網(wǎng)絡(luò)接口是一種總線式的結(jié)構(gòu)，上位機和下位機都掛在通信總線上。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，集通常一個集散控制系統(tǒng)由一個主控計算機（上位機）和一系列基于MCU的前端智能儀器（下位機）構(gòu)成，它們之間再通過一定的物理媒介連接在一起，以完成必要的通信功能。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦山實現(xiàn)全面提升安全生產(chǎn)信息化管理水平，加強以災(zāi)害預(yù)防、搜救為主要目標(biāo)的安全生產(chǎn)長效機制，是我國煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)工作的必由之路。

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