??? 3　煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計

??? 3、1　定位系統(tǒng)基本構(gòu)成

??? 系統(tǒng)由井上與井下兩部分設(shè)備組成。井上設(shè)備主要由監(jiān)控中心(包括服務(wù)器)及共享網(wǎng)絡(luò)終端等組成；井下設(shè)備以CAN總線作為主傳輸途徑，開發(fā)相應(yīng)的煤礦井下人員監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，配合天線、電子標(biāo)簽、傳輸介質(zhì)、中繼器R等與監(jiān)控中心掛接，從而實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)人員的定位和安全管理。

??? 3、2　定位系統(tǒng)工作原理

??? 定位系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)井下人員及設(shè)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(diǎn)，入井工作人員按照要求佩戴安裝電子標(biāo)簽的腰帶，或佩戴裝有電子標(biāo)簽的安全帽。RFID讀寫器通過固定頻率的射頻載波向電子標(biāo)簽傳送信號，電子標(biāo)簽(工作人員隨身佩戴)進(jìn)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(jīng)卡內(nèi)收發(fā)模塊發(fā)射出去；讀寫器天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)來的射頻信號，經(jīng)過處理后，提取出個人信息，通過現(xiàn)場總線送至井上監(jiān)控中心，記錄井下工作人員經(jīng)過地點(diǎn)、時間、活動軌跡等實(shí)時信息，還可自動生成考勤作業(yè)的統(tǒng)計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。

??? 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。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)計時RFID采用的工作頻率為915MHz，經(jīng)過試驗(yàn)測試，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)動器82C250和高速光電耦合器6N137。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。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)單片機(jī)軟件設(shè)計是使用C51和匯編語言混合編程，包括復(fù)位模塊、防沖突模塊、讀寫模塊、通信模塊。當(dāng)Tag被驗(yàn)證為合法時，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，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。通過操作平臺專用管理軟件對下井人員進(jìn)行下井次數(shù)、井下停留時間等信息分類統(tǒng)計，便于考核，實(shí)現(xiàn)工作人員的考勤統(tǒng)計管理功能和有關(guān)報表的打印。

??? (2)安全保障功能。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中儲存下來的歷史數(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，可對現(xiàn)場被困人員進(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　總結(jié)

??? 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。為此本文對煤礦人員考勤管理系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研與分析，對當(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)時掌握煤礦入井人員的動態(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。