專利名稱：煤礦井下人員管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下人員的管理系統(tǒng)，尤其是涉及一 種使用無線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對煤礦井下人員身份識別的管理系統(tǒng)，屬于 煤礦井下人員安全管理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來煤礦事故頻繁，多數(shù)事故煤礦在實(shí)施救援時(shí)首先遇到了統(tǒng) 計(jì)井下被困人數(shù)、統(tǒng)計(jì)被困人員所處井下的位置區(qū)域這兩大難題。隨 著各級領(lǐng)導(dǎo)及主管部門對煤礦人員的安全重視程度越來越高，人們想 方設(shè)法采用各種手段來加強(qiáng)對煤礦井下人員的安全管理。現(xiàn)有技術(shù)
中，用于煤礦井下人員安全管理大多采用RFID技術(shù)，但其礦用分站 和人員識別卡之間的通信方式存在缺陷，造成分站讀卡不準(zhǔn)確，并發(fā) 數(shù)量少，漏讀情況嚴(yán)重。
常見的讀卡方式是由人員攜帶的識別卡作為主動(dòng)發(fā)碼器，以一個(gè) 短時(shí)間間隔為周期，不管是否在礦用分站信號覆蓋區(qū)域，都不停地通 過高頻信號將識別卡卡號發(fā)送出去；而礦用分站作為一個(gè)被動(dòng)接收 器，將在其接收范圍內(nèi)收到的識別卡卡號作存儲處理，同時(shí)發(fā)送到地 面監(jiān)控主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)讀卡和人員識別。這種讀卡方式造成人員識別 卡在經(jīng)過礦用分站信號覆蓋區(qū)域時(shí)，礦用分站會(huì)不停地收到同 一識別 卡發(fā)來的重復(fù)信息，大量的冗余數(shù)據(jù)占用了更多的讀卡時(shí)隙，而且冗 余數(shù)據(jù)也將發(fā)送到地面監(jiān)控主機(jī)，造成地面監(jiān)控主機(jī)對數(shù)據(jù)存儲處理 的壓力；當(dāng)大量識別卡同時(shí)經(jīng)過同一分站時(shí)，已經(jīng)被讀取的識別卡繼 續(xù)與未被讀取的識別卡竟?fàn)幾x卡時(shí)隙，而且在同一精確時(shí)間，同時(shí)被 礦用分站接收時(shí)的兩個(gè)重疊的卡號將被碎見作錯(cuò)誤數(shù)據(jù)而不作處理，造 成了更大的漏讀、誤讀的可能性
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的對識別卡錯(cuò)讀、 漏讀的缺點(diǎn)，而提供的一種解決考勤、人員區(qū)域性位置監(jiān)測、下井人 數(shù)統(tǒng)計(jì)、井下工作時(shí)間控制等問題的煤礦井下人員管理系統(tǒng)。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，包括地面設(shè)備、井下設(shè)備 及井下若干礦工身上攜帶的識別卡，所述地面設(shè)備通過電纜與井下設(shè) 備連接，所述地面設(shè)備包括井上礦用避雷器，所述井上礦用避雷器與 安全柵連接，所述安全柵通過485傳輸接口與計(jì)算機(jī)連接，所述井下 設(shè)備包括井下礦用避雷器，所述井下礦用避雷器與至少一個(gè)礦用分站 連接，所述識別卡內(nèi)設(shè)有中央處理器、低頻信號接收模塊、低頻信號 發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，所述礦用分站包 括中央處理器、存儲模塊、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、 高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，所述井下設(shè)備中的礦用分站 通過本安電源進(jìn)行供電。
地面設(shè)備設(shè)置在一個(gè)專門的控制室，由控制人員專門管理；
識別卡為每位下井礦工都隨身攜帶，每個(gè)識別卡的芯片(中央處 理器)內(nèi)都設(shè)置有卡號，各自卡號不同，以便區(qū)別。
礦用分站利用315MHz低頻信號覆蓋識別卡活動(dòng)區(qū)域，識別卡使 用315MHz低頻信號聽取礦用分站指令，并且每4秒打開一次低頻信 號接收模塊。
當(dāng)識別卡進(jìn)入井下的某一礦用分站的信號覆蓋區(qū)域時(shí)，該識別 卡接收到礦用分站指令，確認(rèn)進(jìn)入了礦用分站讀卡范圍。
識別卡向礦用分站發(fā)送通信請求，礦用分站收到請求指令后， 與識別卡建立通信，為該識別卡分配讀卡時(shí)隙，同時(shí)向識別卡發(fā)送開 卡指令。
識別卡收到開卡指令后，打開2. 4G高頻發(fā)射模塊，將卡號發(fā)送 到礦用分站。
礦用分站接收到識別卡號以后作校驗(yàn)、存儲處理，確認(rèn)指令信息完整而且讀卡完成后向識別卡發(fā)送關(guān)卡指令。
識別卡接收到關(guān)卡指令后，關(guān)閉高頻、低頻信號模塊和中央處理
器，識別卡進(jìn)入休眠狀態(tài)，通信中止。休眠30秒時(shí)間，休眠結(jié)束后 識別卡重新進(jìn)入4秒輪循聽取指令。
而且，井下的各礦用分站采用輪循方式向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)V 用分站讀取到識別卡信息時(shí)先作存儲處理，將信息放到存儲模塊中等 待計(jì)算機(jī)讀取，計(jì)算機(jī)按照軟件預(yù)設(shè)的礦用分站數(shù)量，逐個(gè)發(fā)送讀取 指令，當(dāng)某一礦用分站收到計(jì)算機(jī)指令時(shí)，即把當(dāng)前存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送 到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)確認(rèn)數(shù)據(jù)正確并存儲后向礦用分站發(fā)送對識別卡信 息已正確的讀取指令，礦用分站收到確認(rèn)指令后將已經(jīng)被正確讀取的 存儲信息刪除，完成一個(gè)礦用分站的信息讀取后，計(jì)算機(jī)輪循下一個(gè) 礦用分站，做同樣操作。如總線網(wǎng)絡(luò)通信不正常時(shí)，礦用分站將當(dāng)前 數(shù)據(jù)存放在存儲模塊中，而且不終止與識別卡的讀卡通信工作，當(dāng)總 線正常后， 一直存儲的數(shù)據(jù)可以繼續(xù)被計(jì)算機(jī)輪循讀取。
而且，所述井上礦用避雷器包括順序相連的避雷管、延遲器件及 限壓器件，井下避雷器與井上避雷器具有相同的結(jié)構(gòu)和工作原理，能 夠及時(shí)泄防雷電造成的浪涌電壓，用于保護(hù)井下設(shè)備不受雷電浪涌的 影響。在額定電壓下，流過避雷器避雷管的電流僅為10—、以下，相 當(dāng)于絕緣體，當(dāng)作用在避雷管上的電壓超過定值(啟動(dòng)電壓)時(shí)，避 雷管"導(dǎo)通"，將大電流通過避雷管泄入大地中，此時(shí)其殘壓不會(huì)超 過被保護(hù)設(shè)備的耐壓，達(dá)到了保護(hù)目的。此后，當(dāng)作用電壓降到啟動(dòng) 電壓以下時(shí)，避雷管自動(dòng)終止"導(dǎo)通"狀態(tài)，恢復(fù)絕緣狀態(tài)。避雷管 后邊有延遲器件，抑制電壓增長率。在延遲電路后面有限壓器件，整 體相當(dāng)于兩級泄放。保護(hù)了避雷器后邊的電路。
而且，所述安全柵至少包括光耦隔離模塊及與之相連接的隔離電 源模塊，所述隔離電源;漠塊用于本安電路與非本安電路之間的電源隔 離，保護(hù)輸出端本安電路，所述光耦隔離模塊用于非本安電路輸入信號與本安電路輸出信號的傳輸。
而且，所迷本安電源包括電池及與之相連接的保險(xiǎn)模塊，所述保 險(xiǎn)模塊與限壓模塊及限流模塊相連接。
本實(shí)用新型相對現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果
1、 本實(shí)用新型把礦用分站作為主動(dòng)獲取卡號的設(shè)備，礦用分站 與識別卡在建立通信之前首先利用低頻信號進(jìn)行一次"握手"，當(dāng)確 認(rèn)雙方能實(shí)現(xiàn)高頻信號通信時(shí)，再由礦用分站在一定時(shí)隙內(nèi)向識別卡 發(fā)送開卡指令，讓識別卡用高頻信號向礦用分站發(fā)回卡號信息，此時(shí) 若礦用分站收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)處理失敗，則不向該識別卡發(fā)送關(guān) 卡指令，該識別卡繼續(xù)發(fā)送卡號信息，直至礦用分站確認(rèn)信息無誤且 完成讀卡時(shí)，才向識別卡發(fā)送關(guān)卡指令，使識別卡i^休眠狀態(tài)，而 30秒內(nèi)不再向分站發(fā)送卡號信息。這樣，使用礦用分站來主動(dòng)控制 讀卡過程的開始和結(jié)束，可以確保礦用分站收到識別卡數(shù)據(jù)的完整 性、準(zhǔn)確性。
2、 礦用分站可以首先預(yù)設(shè)識別卡信息卡號范圍，然后在固定輪 循時(shí)間內(nèi)為每一個(gè)范圍內(nèi)的識別卡分配一個(gè)讀卡時(shí)隙，在該時(shí)隙內(nèi)， 礦用分站向識別卡發(fā)送開卡指令，同時(shí)接收指定識別卡的信息，確認(rèn) 完成讀卡后向識別卡發(fā)送關(guān)卡指令，使識別卡i^休眠狀態(tài)而不再往 礦用分站發(fā)送冗余數(shù)據(jù)，已經(jīng)讀取的識別卡信息將不再重復(fù)發(fā)送，減 輕礦用分站存儲處理壓力，而且防止大量冗余數(shù)據(jù)造成識別卡信息沖 突而漏讀、誤讀。在此基礎(chǔ)上，使得礦用分站信號覆蓋范圍內(nèi)同一時(shí) 間讀卡并發(fā)數(shù)得到大幅改善。
3、本實(shí)用新型中的礦用分站采用輪循方式向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)， 當(dāng)?shù)V用分站讀取到識別卡信息時(shí)先作存儲處理，將信息放到存儲模塊 中等待計(jì)算機(jī)讀取，計(jì)算機(jī)按照軟件預(yù)設(shè)的礦用分站數(shù)量，逐個(gè)發(fā)送 讀取指令，當(dāng)?shù)V用分站收到計(jì)算機(jī)指令時(shí)，把當(dāng)前存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送到 計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)確認(rèn)數(shù)據(jù)正確并存儲后向礦用分站發(fā)送該識別卡信息已正確讀取指令，礦用分站收到確認(rèn)指令后將已經(jīng)被正確讀取的存儲 信息刪除，完成一個(gè)礦用分站的信息讀取后，計(jì)算機(jī)輪循下一個(gè)礦用 分站，做同樣操作。如總線網(wǎng)絡(luò)通信不正常時(shí)，礦用分站將當(dāng)前數(shù)據(jù) 存放在存儲才莫塊中，而且不終止與識別卡的讀卡通信工作，當(dāng)總線正 常后， 一直存儲的數(shù)據(jù)可以繼續(xù)被計(jì)算機(jī)輪循讀取。


圖1為本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)連接框圖2為本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)的避雷器模塊連接框圖3為本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)的安全柵模塊連接框圖4為本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)的本安電源模塊連接框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能夠清楚理解本實(shí)用新型的技術(shù) 方案，現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳盡地說明
本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，如圖1至圖4所示，包括 地面設(shè)l、井下設(shè)備2及井下若干礦工身上攜帶的識別卡8，地面設(shè) 備1通過電纜與井下設(shè)備2連接,地面設(shè)備1包括井上礦用避雷器6, 井上礦用避雷器6與安全柵5連接，安全柵5通過485傳輸接口 4 與計(jì)算機(jī)3連接，井下設(shè)備2包括井下礦用避雷器11,井下礦用避 雷器11與至少一個(gè)礦用分站9連接，識別卡8內(nèi)設(shè)有中央處理器、 低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信 號接收模塊，礦用分站9包括中央處理器、存儲才莫塊、低頻信號接收 模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊， 井下設(shè)備2中的礦用分站9通過本安電源10進(jìn)行供電。(識別卡及礦 用分站的內(nèi)部模塊圖中未示)
7進(jìn)一步地，礦用分站9用于將315MHz低頻信號覆蓋讀卡區(qū)域、 與識別卡8建立通信、為識別卡8分配讀卡時(shí)隙、向識別卡8發(fā)送開 卡指令、校驗(yàn)并存儲處理識別卡號、向識別卡8發(fā)送關(guān)卡指令。
進(jìn)一步地，識別卡8用于使用315MHz低頻信號聽取所述礦用分 站9指令、向礦用分站9發(fā)送通信請求、向礦用分站9發(fā)送卡號。
進(jìn)一步地，井上礦用避雷器6包括順序相連的避雷管61、延遲器 件62及限壓器件63。
進(jìn)一步地,安全柵5至少包括光耦隔離模塊51及隔離電源模塊52， 隔離電源模塊52用于本安電路與非本安電路之間的電源隔離，保護(hù) 輸出端本安電路，光耦隔離模塊51用于非本安電路輸入信號與本安 電路輸出信號的傳輸。
進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)3用于顯示井下設(shè)備2中的各礦用分站9所跟 蹤到的識別卡8信息。
進(jìn)一步地，本安電源10包括電池101及與之相連接的保險(xiǎn)模塊 102，保險(xiǎn)模塊102與限壓模塊103及限流模塊104相連接。
實(shí)施例1:如圖1至圖4所示，包括地面i更備l、井下設(shè)備2及 井下若干礦工身上攜帶的識別卡8，地面設(shè)備1通過電纜與井下設(shè)備 2連接，地面設(shè)備l包括井上礦用避雷器6，井上礦用避雷器6與安 全柵5連接，安全柵5通過485傳輸接口 4與計(jì)算機(jī)3連接，井下設(shè) 備2包括井下礦用避雷器11,井下礦用避雷器11與第1礦用分站9 連接，識別卡8內(nèi)設(shè)有中央處理器、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā) 射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，第1礦用分站9 包括中央處理器、存儲模塊、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、 高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，井下設(shè)備ll中的第l礦用 分站通過本安電源10進(jìn)行供電，地面設(shè)備1通過地面電源7進(jìn)行供 電。
本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的井下設(shè)備2中各礦用分站9時(shí)刻利用自身低頻發(fā)射模塊中的 315MHz信號覆蓋識別卡8的活動(dòng)區(qū)域，識別卡8使用自身的低頻接 收模塊中的315MHz信號聽取礦用分站9指令。
當(dāng)識別卡8進(jìn)入井下的某一礦用分站9的信號覆蓋區(qū)域時(shí)，該 識別卡8接收到該礦用分站9指令，即確認(rèn)進(jìn)入了礦用分站9讀卡范 圍。
此時(shí)，該識別卡8向該礦用分站9發(fā)送通信請求，該礦用分站9 收到請求后，與該識別卡8建立通信，為該識別卡9分配讀卡時(shí)隙， 同時(shí)向其發(fā)送開卡指令。
當(dāng)該識別卡8收到開卡指令后，打開自身的2. 4G高頻發(fā)射模塊， 將自身的卡號發(fā)送到該礦用分站9 。
該礦用分站9接收到該識別卡8卡號以后作校驗(yàn)、存儲處理，確 認(rèn)指令信息完整而且讀卡完成后向該識別卡8發(fā)送關(guān)卡指令。
該識別卡9接收到關(guān)卡指令后，關(guān)閉高頻、低頻信號模塊，t 休眠狀態(tài)，通信暫時(shí)中止，休眠30秒時(shí)間，休眠結(jié)束后識別卡8重 新^輪循聽取指令，以此往復(fù)。
以上過程完成了井下礦工與礦用分站9的聯(lián)絡(luò)，也實(shí)現(xiàn)了礦用分 站9對井下礦工的監(jiān)測，按照相同的方法，井下所有進(jìn)入礦用分站9 覆蓋的礦工(識別卡)即在其監(jiān)測范圍內(nèi)，使得對井下礦工的人員的 數(shù)量、位置等信息做到了了如指掌。
井下設(shè)備2的各礦用分站9采用輪循方式向計(jì)算機(jī)3發(fā)送數(shù)據(jù)， 當(dāng)?shù)V用分站9讀取到識別卡8信息時(shí)先作存儲處理，將信息放到存儲 模塊中等待計(jì)算機(jī)3讀取，計(jì)算機(jī)3按照軟件預(yù)設(shè)的礦用分站9數(shù)量， 逐個(gè)發(fā)送讀取指令，當(dāng)某一礦用分站9收到計(jì)算機(jī)3指令時(shí)，即把當(dāng) 前存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)3，計(jì)算機(jī)3確認(rèn)數(shù)據(jù)正確并存儲后向礦 用分站9發(fā)送對識別卡8信息已正確的讀取指令，礦用分站9收到確 認(rèn)指令后將已經(jīng)被正確讀取的存儲信息刪除，完成一個(gè)礦用分站9的信息讀取后，計(jì)算機(jī)3輪循下一個(gè)礦用分站9，做同樣操作。如總 線網(wǎng)絡(luò)通信不正常時(shí)，礦用分站9將當(dāng)前數(shù)據(jù)存放在存儲模塊中，而 且不終止與識別卡8的讀卡通信工作，當(dāng)總線正常后， 一直存儲的數(shù) 據(jù)可以繼續(xù)被計(jì)算機(jī)3輪循讀取。每個(gè)識別卡8中的中央處理器中都 預(yù)先存入了該卡的卡號，卡號與其攜帶的礦工的全部信息都預(yù)先存入 了計(jì)算機(jī)3，因此，當(dāng)計(jì)算機(jī)3監(jiān)測到某一個(gè)識別卡8的卡號時(shí)，即 顯示出該識別卡8所對應(yīng)的礦工。
一個(gè)煤礦的井下可以-沒置多個(gè)礦用分站9，多個(gè)礦用分站9通過 井下避雷器11再與地面設(shè)備1相連接，井下的礦用分站9可以完全 覆蓋井下的全部作業(yè)區(qū)域，因此，不論礦工在井下的任何位置，都會(huì) 在礦用分站9的低頻信號覆蓋范圍內(nèi)，也就是說，每個(gè)井下礦工的情 況都能通過礦用分站9的監(jiān)測下并通過地面設(shè)備1顯示在計(jì)算機(jī)3 的顯示屏上，實(shí)現(xiàn)了對煤礦安全管理的目的。本實(shí)用新型安全可靠， 監(jiān)測范圍無死角，監(jiān)測信息傳遞及時(shí)，顯示直觀，對煤礦安全管理十 分有益。
權(quán)利要求1、本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，其特征在于，包括地面設(shè)備、井下設(shè)備及井下若干礦工身上攜帶的識別卡，所述地面設(shè)備通過電纜與井下設(shè)備連接，所述地面設(shè)備包括井上礦用避雷器，所述井上礦用避雷器與安全柵連接，所述安全柵通過485傳輸接口與計(jì)算機(jī)連接，所述井下設(shè)備包括井下礦用避雷器，所述井下礦用避雷器與至少一個(gè)礦用分站連接，所述識別卡內(nèi)設(shè)有中央處理器、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，所述礦用分站同樣設(shè)有中央處理器、存儲模塊、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，所述井下設(shè)備中的礦用分站通過本安電源進(jìn)行供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，其特征在于，所述井上礦用避雷器包括順序相連的避雷管、延遲器件及限壓器件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，其特征在于，所述安全柵至少包括光耦隔離模塊及與之相連接的隔離電源模塊，所述隔離電源模塊用于本安電路與非本安電路之間的電源隔離，保護(hù)輸出端本安電路，所述光耦隔離模塊用于非本安電路輸入信號與本安電路輸出信號的傳輸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，其特征在于，所述本安電源包括電池及與之相連接的保險(xiǎn)模塊，所述保險(xiǎn)模塊與限壓模塊及限流模塊相連接。
專利摘要本實(shí)用新型的煤礦井下人員管理系統(tǒng)，包括地面設(shè)備、井下設(shè)備及井下若干礦工身上攜帶的識別卡，地面設(shè)備通過電纜與井下設(shè)備連接，地面設(shè)備包括井上礦用避雷器，井上礦用避雷器與安全柵連接，安全柵通過傳輸接口與計(jì)算機(jī)連接，井下設(shè)備包括井下礦用避雷器及與之相連接的至少一個(gè)礦用分站，識別卡內(nèi)設(shè)中央處理器、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，礦用分站包括中央處理器、存儲模塊、低頻信號接收模塊、低頻信號發(fā)射模塊、高頻信號接收模塊及高頻信號接收模塊，礦用分站通過本安電源進(jìn)行供電。本實(shí)用新型使用無線射頻技術(shù)，在煤礦等危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下用作考勤、位置檢測、身份識別，并能做到可靠、精確及時(shí)。
文檔編號G06K17/00GK201294008SQ200820123929
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者宋福群 申請人:北京泰安特科技有限公司