專利名稱：一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信網絡技術領域，具體涉及一種井下人員的跟蹤定位和實 時監(jiān)控技術，尤其是一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡。
技術背景目前，我國煤礦行業(yè)事故頻發(fā)，煤礦的安全生產已得到國家高度重視。根據目前 中國煤礦安全生產所面臨的嚴峻形勢，建立一個廉價、便捷、較精確的井下人員跟蹤定位系 統(tǒng)，和對井下人員進行實時監(jiān)控的管理系統(tǒng)更加凸顯其重要性！利用無線通信網絡定位技 術，對井下人員進行跟蹤定位和實時監(jiān)控，將很大程度上加強井下作業(yè)的安全保障。目前我國一些大型煤礦通過給礦工配備帶有GPS功能的手機或在井下鋪設通信 電纜來實現人員定位，這種技術具有很大的局限性，首先GPS手機耗電量大，手機電池即使 在充滿電的情況下，也只能正常工作數小時，其次GPS系統(tǒng)成本高，但精度低，不利于在中 小型煤礦推廣，而且手機體積相對較大，不利于在工作中攜帶。國內也有采用RFID技術進行井下人員跟蹤定位的，但這實際上僅僅是一種考勤 記錄系統(tǒng)，而非真正的人員跟蹤定位系統(tǒng)，這種方法在礦井入口處，或一些井下關鍵通道 口，使用射頻卡(RFID)讀取(刷卡)的方法對入井人員進行登記記錄來跟蹤的，這種RFID 射頻讀寫系統(tǒng)，不僅不能實現真正意義上的井下人員跟蹤定位，無法實時的報告井下人員 的具體位置，無法對井下工作人員進行實時監(jiān)控和交互式數據傳輸，只能作為井下人員的 考勤登記系統(tǒng)
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份 卡，它靈活性強，功耗低，具備系統(tǒng)軟重啟功能，采用一體化設計，可集成度高，定位較精確， 采用人性化設計，它能集成到礦燈中，對礦工身份進行識別、位置進行定位并可以對礦工進 行實時監(jiān)控，加強井下工作人員的安全保障。為了解決背景技術所存在的問題，本實用新型是采用以下技術方案它包括頭燈 板1、迷你24針接插件2和智能身份卡3，頭燈板1和智能身份卡3通過迷你24針接插件 2連接。所述的頭燈板1包括報警開關電路1-1、可充電鋰電池的充放電接口電路1-2，報 警指示燈電路1-3和主副燈切換電路1-4，報警開關電路1-1連接至可充電鋰電池的充放電 接口電路1-2，可充電鋰電池的充放電接口電路1-2與報警指示燈電路1-3和主副燈切換電 路1-4連接。所述的智能身份卡3包括電源濾波電路3-1，主控芯片3-2、天線的前端設計電路 3-3、報警開關3-4和報警燈3-5，電源濾波電路3-1與主控芯片3_2連接，主控芯片3_2和 天線的前端設計電路3-3相互連接，報警開關3-4和報警燈3-5連接至主控芯片3-2。當頭燈板1和智能身份卡3結合起來工作時，頭燈板1接收報警開關電路1-1發(fā)
3來的報警信號，并通過迷你24針接插件2把報警信號傳給智能身份卡3，智能身份卡3再將 攜帶有自身ID地址的報警數據包外發(fā)。當智能身份卡3單獨工作時，則其直接將報警開關 電路1-1發(fā)來的報警信號外發(fā)。智能身份卡3可通過ZigBee通訊模塊，即主控芯片3-2接收控制指令，并通過迷 你24針接插件2控制頭燈板1上的報警燈閃亮報警或直接控制智能身份卡3上的報警燈 3-5閃亮報警，也可以通過報警開關3-4解除報警。本實用新型靈活性強，功耗低，具備系統(tǒng)軟重啟功能，采用一體化設計，可集成度 高，定位較精確，采用人性化設計，它能集成到礦燈中，對礦工身份進行識別、位置進行定位 并可以對礦工進行實時監(jiān)控，加強井下工作人員的安全保障。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)結構框圖，圖2是本實用新型中智能身份卡3的電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1-2，本具體實施方式
采用以下技術方案它包括頭燈板1、迷你24針接插 件2和智能身份卡3，頭燈板1和智能身份卡3通過迷你24針接插件2連接。所述的頭燈板1包括報警開關電路1-1、可充電鋰電池的充放電接口電路1-2，報 警指示燈電路1-3和主副燈切換電路1-4，報警開關電路1-1連接至可充電鋰電池的充放電 接口電路1-2，可充電鋰電池的充放電接口電路1-2與報警指示燈電路1-3和主副燈切換電 路1-4連接。所述的智能身份卡3包括電源濾波電路3-1，主控芯片3-2、天線的前端設計電路 3-3、報警開關3-4和報警燈3-5，電源濾波電路3-1與主控芯片3_2連接，主控芯片3_2和 天線的前端設計電路3-3相互連接，報警開關3-4和報警燈3-5連接至主控芯片3-2。所述的主控芯片3-2采用MG2455-F48，它完全兼容IEEE802. 15. 4標準和ZigBee 標準，為家電控制、無線傳感器網絡等ZigBee應用提供一種無線解決方案。本實用新型的硬件部分采用四層電路板結構，可以有效的降低射頻前端對模擬電 路和數字電路的電磁干擾，設計指標為第一層和第二層之間的距離為0. 36mm，第二層和 第三層之間的距離為0. 4mm，第三層和第四層之間的距離為0. 36mm。各層的電氣特性為第 一層和第四層為信號層，第二層為GND層，第三層為VCC層。為了滿足主控芯片MG2455射 頻前端良好的傳輸特性和頻率選擇特性，選用了 ER = 4. 1的介質材料作為傳輸導體，導體 的高度為0. 0365mm。為了隔離主控芯片MG2455的射頻前端和后端電路的干擾，各個層都采用單點共 地、打間距為NX (c/f)的間距孔來減少射頻前端對后端電路的干擾，(其中N = 1，2，…… N，c為光速，f = 2. 4GHz)。射頻前端電路的設計借鑒于主控芯片MG2455-F48 Datasheet提 供的前端電路設計，通過ADS2008的綜合仿真確定前端電路的修正。對射頻前端的PCB用 ADS2008進行綜合仿真，得出其射頻小參數模型，然后調節(jié)電容和電感的大小來達到和天線 的阻抗匹配。本具體實施方式
中智能身份卡3定時發(fā)送心跳數據包，心跳數據包中包括以下信息本智能身份卡的ID地址、工作狀態(tài)、發(fā)送心跳數據包的間隔、電池電量信息、本次心跳 數據包的發(fā)射功率、本智能身份卡中軟件程序的版本號。任何基于ZigBee協議的上位機收 到該心跳數據包后，就可以獲得該智能身份卡的相關信息。比如根據心跳數據包中的ID地 址就可以對礦工身份進行識別。當頭燈板1和智能身份卡3結合起來工作時，頭燈板1接收報警開關電路1-1發(fā) 來的報警信號，并通過迷你24針接插件2把報警信號傳給智能身份卡3，智能身份卡3再將 攜帶有自身ID地址的報警數據包外發(fā)。當智能身份卡3單獨工作時，則其直接將報警開關 電路1-1發(fā)來的報警信號外發(fā)。智能身份卡3可通過ZigBee通訊模塊，即主控芯片3_2接收控制指令，并通過迷 你24針接插件2控制頭燈板1上的報警燈閃亮報警或直接控制智能身份卡3上的報警燈 3-5閃亮報警，也可以通過報警開關3-4解除報警。本具體實施方式
具有的有益效果1、靈活性強，由于智能身份卡的ID地址既可以在燒寫時設定，也可以在以后的使 用過程中根據實際需要動態(tài)修改，增強了 ID地址分配的靈活性。2、功耗低，智能身份卡由于采用定時休眠的工作方式，并且休眠時間間隔根據控 制指令可以動態(tài)調整，休眠時系統(tǒng)的電流消耗只有30幾個微安，工作時系統(tǒng)的電流消耗也 只有3個毫安左右。功耗極低，采用一般的鋰電池即可超長時間工作。3、具備系統(tǒng)軟重啟功能，當智能身份卡由于意外死機或工作不正常時，看門狗可 以控制系統(tǒng)重啟。4、采用一體化設計，可集成度高，由于本實用新型智能身份卡的體積非常小巧，尺 寸為25mm*35mm，可以很容易的集成到其他設備中，例如本實用新型中就將智能身份卡集成 到礦燈中，不會增加井下人員的工作負擔。5、定位較精確，由于智能身份卡的發(fā)射功率可以動態(tài)調整，因此可以實現井下人 員的定位。
權利要求一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡，其特征在于它包括頭燈板(1)、迷你24針接插件(2)和智能身份卡(3)，頭燈板(1)和智能身份卡(3)通過迷你24針接插件(2)連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡， 其特征在于所述的頭燈板(1)包括報警開關電路(1-1)、可充電鋰電池的充放電接口電路 (1-2)，報警指示燈電路(1-3)和主副燈切換電路(1-4)，報警開關電路(1-1)連接至可充電 鋰電池的充放電接口電路(1-2)，可充電鋰電池的充放電接口電路(1-2)與報警指示燈電 路(1-3)和主副燈切換電路(1-4)連接。
3.根據權利要求1所述的一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡，其特 征在于所述的智能身份卡(3)包括電源濾波電路(3-1)，主控芯片(3-2)、天線的前端設計 電路(3-3)、報警開關(3-4)和報警燈(3-5)，電源濾波電路(3-1)與主控芯片(3_2)連接， 主控芯片(3-2)和天線的前端設計電路(3-3)相互連接，報警開關(3-4)和報警燈(3-5) 連接至主控芯片(3-2)。
專利摘要一種基于ZigBee協議的可集成到礦燈中的智能身份卡，它涉及無線通信網絡技術領域，具體涉及一種井下人員的跟蹤定位和實時監(jiān)控技術。它包括頭燈板(1)、迷你24針接插件(2)和智能身份卡(3)，頭燈板(1)和智能身份卡(3)通過迷你24針接插件(2)連接。它靈活性強，功耗低，具備系統(tǒng)軟重啟功能，采用一體化設計，可集成度高，定位較精確，采用人性化設計，它能集成到礦燈中，對礦工身份進行識別、位置進行定位并可以對礦工進行實時監(jiān)控，加強井下工作人員的安全保障。
文檔編號H04W80/00GK201583986SQ200920351969
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者萬洪濤, 任龍博, 唐小勇, 孫衛(wèi)東, 張德軍, 李明璋, 李漢杰, 王超, 穆海軍, 郭東東, 陸振華, 陳剛 申請人:青島三同數字科技有限責任公司