淺談煤礦井下人員定位系統(tǒng)技術的研究

劉戀

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

關鍵詞：無線射頻技術（RFID） RS485

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

隨著國家對煤礦安全生產工作的重視程度日益提高，現(xiàn)有煤礦安全生產監(jiān)控、監(jiān)測設備技術上的不足和缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來，已經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）技術與RS485總線技術為基礎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總線技術和射頻RFID技術，同時對井下的工作人員進行工作定位識別，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)絡這兩個部分組成了工作人員定位系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡架構如圖1所示。

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

井下網(wǎng)絡設備是由井監(jiān)控基站、通信網(wǎng)絡組成。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)絡以RS485總線網(wǎng)絡，開發(fā)相應的監(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)絡布線和地面的監(jiān)控。入井人員按照要求攜帶安裝電子標簽的產品。RFID讀寫器通過固定頻率的射頻載波向電子標簽傳送信號，電子標簽進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卡內收發(fā)模塊發(fā)射出去；讀寫器天線接收到電子標簽發(fā)來的射頻信號，經過處理，提取出個人信息，記錄井下工作人員經過時間、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

射頻識別技術簡稱RFID，是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，中文稱為無線射頻身份識別技術，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數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，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)絡和應用軟件系統(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)絡送給應用程序做相應的處理。

2.2 RS485總線

RS485總線標準由通訊工業(yè)協(xié)會制定，RS485作為一種多點、差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范已成為業(yè)界應用最為廣泛的標準通信接口之一RS485是工業(yè)中使用非常廣泛的雙向、平衡傳輸標準接口，支持多點連接，允許創(chuàng)建多達32個節(jié)點的網(wǎng)絡；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)絡接口是一種總線式的結構，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 結論

隨著科學技術的進步，礦山實現(xiàn)全面提升安全生產信息化管理水平，加強以災害預防、搜救為主要目標的安全生產長效機制，是我國煤炭行業(yè)安全生產工作的必由之路。

參考文獻

[1] 慈新新，王蘇濱，王碩.無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)技術與應用[M].人民郵電出版社，2007.

[2] 呂潔.射頻識別技術RF功及其應用（下）[J].智能建筑與城市信息，2004.

[3] 陳大才.射頻識別（RFID）技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[4] 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術（RFID）理論與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[5] 周曉光，王曉華.射頻識別（RFID）技術原理與應用實例[M].人民郵電出版社，2006.

[6] 王曉華，周曉光.射頻識別技術及其應用[J].現(xiàn)代電子技術，2005.

[7] 饒運濤，鄒繼軍，鄭勇蕓.現(xiàn)場總線CAN原理與應用技術[M].北京航空航天大學出版社出版，2003.