基于RFID與CAN的煤礦井下人員定位系統(tǒng)研究

3.3　定位系統(tǒng)核心部件—RFID監(jiān)控節(jié)點(diǎn)
1）RFID監(jiān)控節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)由讀寫器、微控制器（MCU）、CAN節(jié)點(diǎn)組成。設(shè)計(jì)中讀寫器使用的射頻芯片是RI-STU-650A,它具有抗干擾能力強(qiáng)、通信速率高、功耗低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到成本等方面的問題,設(shè)計(jì)時(shí)RFID采用的工作頻率為915MHz,經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試,證明在傳輸距離及數(shù)據(jù)可靠性等方面,可以達(dá)到本系統(tǒng)的功能要求。讀寫器與微控制器89C51間利用SPI串行接口進(jìn)行通信。CAN節(jié)點(diǎn)由三部分所構(gòu)成:獨(dú)立CAN控制器SJA1000、CAN驅(qū)動(dòng)器82C250和高速光電耦合器6N137,如圖2所示。為了增強(qiáng)CAN節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力,SJA1000并不是直接與82C250相連,而是通過高速光耦6N137與82C250相連,這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。

2）RFID監(jiān)控節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)是使用C51和匯編語(yǔ)言混合編程,包括復(fù)位模塊、防沖突模塊、讀寫模塊、通信模塊,其流程圖見圖3。當(dāng)Tag被驗(yàn)證為合法時(shí),讀寫器才正式讀/寫Tag數(shù)據(jù),經(jīng)過信息處理之后,由CAN總線上傳到地面監(jiān)控心。當(dāng)Tag被驗(yàn)證為非法時(shí),讀寫器轉(zhuǎn)到直接復(fù)位應(yīng)答狀態(tài),等待下次讀寫操作開始。

3.4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能
1）考勤管理功能。通過操作平臺(tái)專用管理軟件對(duì)下井人員進(jìn)行下井次數(shù)、井下停留時(shí)間等信息分類統(tǒng)計(jì),便于考核,實(shí)現(xiàn)工作人員的考勤統(tǒng)計(jì)管理功能和有關(guān)報(bào)表的打印。
2）安全保障功能。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存下來的歷史數(shù)據(jù)信息,可迅速知道井下人員及重要設(shè)備的分布情況,一旦出現(xiàn)礦井災(zāi)難,可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)被困人員進(jìn)行定位和搜尋,便于有效救護(hù)。

3）生產(chǎn)調(diào)度功能。通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù),可以查詢井下人員分布情況并根據(jù)需要迅速進(jìn)行人員調(diào)配,實(shí)現(xiàn)井下有限資源的優(yōu)化配置,達(dá)到事半功倍的效果。

4結(jié)語(yǔ)
煤礦安全是煤礦生產(chǎn)永恒的主題,人員監(jiān)控與定位是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的重要保證之一。為此本文對(duì)煤礦人員考勤管理系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研與分析,對(duì)當(dāng)前的定位技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了一種以RFID為核心,以CAN-bus通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的煤礦井下人員定位系統(tǒng)。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證,達(dá)到了預(yù)期的目的,該系統(tǒng)極大地滿足了實(shí)時(shí)掌握煤礦入井人員的動(dòng)態(tài)分布及安全管理的需要,可實(shí)現(xiàn)考勤管理功能及快速指導(dǎo)礦井突發(fā)性事故的救護(hù)工作。