非接觸式智能IC卡在井下人員定位系統中的應用

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

0 引言

    近年來(lái)，國內礦井事故時(shí)有發(fā)生，如何加強安全生產(chǎn)和安全監督工作力度，當發(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(wèn)題。結合煤炭工業(yè)的實(shí)際需要，設計出智能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(dòng)控制技術(shù)有機結合，解決了煤礦井下設備安全運行、網(wǎng)絡(luò )數據通信、數據的遠距離傳輸、信號轉換和信息處理等方面的技術(shù)難題，為煤礦井下人員監測、控制和 跟蹤管理、搶險救災、安全救護的高效運作以及生產(chǎn)統計、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)現了對煤礦安全生產(chǎn)的全面監控，真正滿(mǎn)足數字礦山的要求。

1 設備配置 

    非接觸式智能IC卡與讀寫(xiě)器間的通訊是借助“空間媒介”電磁波進(jìn)行，不存在機械運動(dòng)機構和電觸點(diǎn)，操作便利快捷，可靠性高，壽命長(cháng)，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，主要包括有波形轉換模塊。它可將卡片讀寫(xiě)器上的l3．56 MHz無(wú)線(xiàn)電調制頻率接收，一方面送調制，解調模塊，另一方面進(jìn)行波形轉換，將正弦波轉換為方波，然后對其整流濾波，由電壓調節模塊對電壓進(jìn)行進(jìn)一步地處理，包括穩壓等，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(gè)電路進(jìn)行POWER—ON—RESET(上電復位)，使各電路同步啟動(dòng)工作。

(2)數字電路 

卡片上的等效電路如圖1所示。 
 

La．天線(xiàn)線(xiàn)圈與IC微晶片的接觸點(diǎn)    Lb．天線(xiàn)線(xiàn)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(xiàn)線(xiàn)圈的電感


2 井下定位系統設計原則 

    (1)實(shí)現煤礦井下作業(yè)人員進(jìn)出的有效識別和監測監控，使管理系統充分體現“人性化、信息化和高度自動(dòng)化”，實(shí)現數字礦山的目標。 
    (2)為煤礦管理人員提供人員進(jìn)出限制、考勤作業(yè)和監測監控等多方面的管理信息，一旦發(fā)生煤礦安全事故，通過(guò)該系統立刻可以知道該作業(yè)面工作人員及其數量，保證搶險救災和安全救護等搜救工作的高效運作。 
    (3)系統設計的安全性、可擴容性、易維護性和易操作性。

3 井下定位功能設計 

3．1 數據自動(dòng)采集 

    礦井目標包括人員、車(chē)輛以及一些移動(dòng)的設備等。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、危險場(chǎng)合(如盲巷等)、地面主要出入口等位置安裝監測分站。當攜帶有射頻卡的人員、車(chē)輛、設備進(jìn)入監測分站檢測范圍時(shí)，監測分站可以將相關(guān)人員的身份、車(chē)輛車(chē)號、設備編號等信息讀出并傳送回控制中心。數據采集方式如圖2所示。

圖2 數據自動(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警燈進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。當卡接收到分站發(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(shí)，人員無(wú)線(xiàn)尋呼系統將發(fā)揮重要作用?？梢詥为毢艚幸粋€(gè)人、成組呼叫、呼叫某個(gè)區域的人員、多個(gè)區域或全礦區呼叫。呼叫信息由計算機控制，通過(guò)指定的監測分站發(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(lèi)型，通過(guò)報警燈的不同顏色來(lái)區別。

3．3 綜合信息管理 

    通過(guò)對下井工作人員的人井、升井時(shí)間、在井下各區域停留工作時(shí)間的記錄與統計，為企業(yè)提供考勤管理基礎信息。跟蹤安全監測人員在井下的運動(dòng)軌跡，記錄各區域及各監測點(diǎn)的停留時(shí)間，從而保證安全監測工作的執行。

    當礦井發(fā)生緊急事件時(shí)，可以及時(shí)對丟失人員進(jìn)行統計，查詢(xún)事故現場(chǎng)附近的人員及相關(guān)人員的定位信息，快速確定人員的準確位置，以便及時(shí)有效地開(kāi)展搜救工作。發(fā)生緊急情況時(shí)通過(guò)緊急告警信號呼叫相關(guān)人員緊急撤離危險區域，為指揮人員提供井下各區域人員的實(shí)時(shí)分布信息，幫助指揮人員制定應急方案。當通訊不能恢復時(shí)，利用手持識別設備在井下尋找失蹤人員。

    通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現礦井目標定位安全管理信息的數據共享，為礦井各部門(mén)及上下級各層領(lǐng)導及時(shí)提供實(shí)時(shí)監測信息與歷史信息，為指揮決策提供重要依據。

4 結語(yǔ) 

    本系統成功應用于阜新礦業(yè)集團，為煤礦井下人員監測、控制和跟蹤管理、搶險救災、安全救護的高效運作等方面提供了有效的技術(shù)支撐，也可應用于城市公共交通、電子護照、校園一卡通等方面。

作者簡(jiǎn)介：陳曉紀(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  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 
[3]Intemational S~ ／IEC14443—3．Identification Card—C0玎協(xié)cdess integrated circuit[S]．a(chǎn)ard$一Proximity cards—pan2． 
[4]ISO／IEC15693—1，IdentificationCard—Contacfleas integrated circuit[S]．cards—Vicinity PAtl~$一part1：physical characteristics． 
[5]王愛(ài)英．Ic卡技術(shù)入門(mén)一電子貨幣與電子證件[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1998．