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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.overnightmodel.com 作者:陳曉紀(jì)等   人氣: 發(fā)表時間:2011年09月22日

[文章內(nèi)容簡介]:礦井事故時有發(fā)生,加強安全生產(chǎn)和監(jiān)督已成為當(dāng)務(wù)之急,把非接觸式智能Ic卡應(yīng)用于煤礦井下定位,對人員和設(shè)備實時監(jiān)控,發(fā)生危險時自動報警,將提高搜救和救援效率。首先給出了設(shè)計方案和設(shè)備選型,然后設(shè)計了系統(tǒng)功能,包括數(shù)據(jù)自動采集、實時定位跟蹤、綜合信息管理等。

0 引言

    近年來,國內(nèi)礦井事故時有發(fā)生,如何加強安全生產(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,成為社會關(guān)心的熱點問題。結(jié)合煤炭工業(yè)的實際需要,設(shè)計出智能IC卡,將尖端的遠距離射頻識別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)有機結(jié)合,解決了煤礦井下設(shè)備安全運行、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)的遠距離傳輸、信號轉(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、控制和 跟蹤管理、搶險救災(zāi)、安全救護的高效運作以及生產(chǎn)統(tǒng)計、管理等方面提供了有效的科技支撐,有力地推動了煤礦企業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)了對煤礦安全生產(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”電磁波進行,不存在機械運動機構(gòu)和電觸點,操作便利快捷,可靠性高,壽命長,抗干擾性強。 

    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,另一方面進行波形轉(zhuǎn)換,將正弦波轉(zhuǎn)換為方波,然后對其整流濾波,由電壓調(diào)節(jié)模塊對電壓進行進一步地處理,包括穩(wěn)壓等,最終輸出供給卡片上的各電路。 

    POR模塊主要是對卡片上的各個電路進行POWER—ON—RESET(上電復(fù)位),使各電路同步啟動工作。

(2)數(shù)字電路 

卡片上的等效電路如圖1所示。 
 

卡片上的等效電路圖

La.天線線圈與IC微晶片的接觸點    Lb.天線線圈與IC微晶片的接觸點    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)計原則 

    (1)實現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員進出的有效識別和監(jiān)測監(jiān)控,使管理系統(tǒng)充分體現(xiàn)“人性化、信息化和高度自動化”,實現(xiàn)數(shù)字礦山的目標(biāo)。 
    (2)為煤礦管理人員提供人員進出限制、考勤作業(yè)和監(jiān)測監(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,保證搶險救災(zāi)和安全救護等搜救工作的高效運作。 
    (3)系統(tǒng)設(shè)計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。

3 井下定位功能設(shè)計 

3.1 數(shù)據(jù)自動采集 

    礦井目標(biāo)包括人員、車輛以及一些移動的設(shè)備等。沿巷道走向,每隔一定距離布置一個分站,另外可以在礦井巷道的進出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危險場合(如盲巷等)、地面主要出入口等位置安裝監(jiān)測分站。當(dāng)攜帶有射頻卡的人員、車輛、設(shè)備進入監(jiān)測分站檢測范圍時,監(jiān)測分站可以將相關(guān)人員的身份、車輛車號、設(shè)備編號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。

數(shù)據(jù)自動采集

圖2 數(shù)據(jù)自動采集

3.2 實時定位跟蹤 

    非接觸式智能Ic卡上可以加裝高亮度報警燈進行實時定位跟蹤。當(dāng)卡接收到分站發(fā)出的呼叫信號后,報警燈閃爍提示相關(guān)人員。在需要緊急撤離、尋找失蹤人員時,人員無線尋呼系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用??梢詥为毢艚幸粋€人、成組呼叫、呼叫某個區(qū)域的人員、多個區(qū)域或全礦區(qū)呼叫。呼叫信息由計算機控制,通過指定的監(jiān)測分站發(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,通過報警燈的不同顏色來區(qū)別。

3.3 綜合信息管理 

    通過對下井工作人員的人井、升井時間、在井下各區(qū)域停留工作時間的記錄與統(tǒng)計,為企業(yè)提供考勤管理基礎(chǔ)信息。跟蹤安全監(jiān)測人員在井下的運動軌跡,記錄各區(qū)域及各監(jiān)測點的停留時間,從而保證安全監(jiān)測工作的執(zhí)行。

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

    通過計算機網(wǎng)絡(luò)可實現(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各層領(lǐng)導(dǎo)及時提供實時監(jiān)測信息與歷史信息,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,為煤礦井下人員監(jiān)測、控制和跟蹤管理、搶險救災(zāi)、安全救護的高效運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、電子護照、校園一卡通等方面。

作者簡介: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

參考文獻: 
[1]陸永寧.非接觸Ic卡原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2OO6. 
[2]Standard System For Radio Frequency Identification(RFID)front Techni— callS].S~ ARD&RFID.2005:8~12 
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[4]ISO/IEC15693—1,IdentificationCard—Contacfleas integrated circuit[S].cards—Vicinity PAtl~$一part1:physical characteristics. 
[5]王愛英.Ic卡技術(shù)入門一電子貨幣與電子證件[M].北京:清華大學(xué)出版社,1998.

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