??? 3　煤礦井下人員定位系統設計

??? 3、1　定位系統基本構成

??? 系統由井上與井下兩部分設備組成。井上設備主要由監(jiān)控中心(包括服務器)及共享網絡終端等組成；井下設備以CAN總線作為主傳輸途徑，開發(fā)相應的煤礦井下人員監(jiān)控節(jié)點，配合天線、電子標簽、傳輸介質、中繼器R等與監(jiān)控中心掛接，從而實現井下作業(yè)人員的定位和安全管理。

??? 3、2　定位系統工作原理

??? 定位系統主要實現井下人員及設備安全監(jiān)測工作。在坑道、作業(yè)面的交叉道口安裝監(jiān)控節(jié)點，入井工作人員按照要求佩戴安裝電子標簽的腰帶，或佩戴裝有電子標簽的安全帽。RFID讀寫器通過固定頻率的射頻載波向電子標簽傳送信號，電子標簽(工作人員隨身佩戴)進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卡內收發(fā)模塊發(fā)射出去；讀寫器天線接收到電子標簽發(fā)來的射頻信號，經過處理后，提取出個人信息，通過現場總線送至井上監(jiān)控中心，記錄井下工作人員經過地點、時間、活動軌跡等實時信息，還可自動生成考勤作業(yè)的統計與管理等方面的報表資料，提高管理效益。

??? 3、3　定位系統核心部件—RFID監(jiān)控節(jié)點

??? (1)RFID監(jiān)控節(jié)點硬件設計。監(jiān)控節(jié)點由讀寫器、微控制器(MCU)、CAN節(jié)點組成。設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、通信速率高、功耗低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。考慮到成本等方面的問題，設計時RFID采用的工作頻率為915MHz，經過試驗測試，證明在傳輸距離及數據可靠性等方面，可以達到本系統的功能要求。讀寫器與微控制器89C51間利用SPI串行接口進行通信。CAN節(jié)點由三部分所構成：獨立CAN控制器SJA1000、CAN驅動器82C250和高速光電耦合器6N137。為了增強CAN節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000并不是直接與82C250相連，而是通過高速光耦6N137與82C250相連，這樣就很好的實現了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離。

??? (2)RFID監(jiān)控節(jié)點軟件設計。監(jiān)控節(jié)點單片機軟件設計是使用C51和匯編語言混合編程，包括復位模塊、防沖突模塊、讀寫模塊、通信模塊。當Tag被驗證為合法時，讀寫器才正式讀/寫Tag數據，經過信息處理之后，由CAN總線上傳到地面監(jiān)控心。當Tag被驗證為非法時，讀寫器轉到直接復位應答狀態(tài)，等待下次讀寫操作開始。

??? 3、4　系統實現的主要功能

??? (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行下井次數、井下停留時間等信息分類統計，便于考核，實現工作人員的考勤統計管理功能和有關報表的打印。

??? (2)安全保障功能。系統根據數據庫中儲存下來的歷史數據信息，可迅速知道井下人員及重要設備的分布情況，一旦出現礦井災難，可對現場被困人員進行定位和搜尋，便于有效救護。

??? (3)生產調度功能。通過調用數據庫中的數據，可以查詢井下人員分布情況并根據需要迅速進行人員調配，實現井下有限資源的優(yōu)化配置，達到事半功倍的效果。

??? 4　總結

??? 煤礦安全是煤礦生產永恒的主題，人員監(jiān)控與定位是實現煤礦安全生產的重要保證之一。為此本文對煤礦人員考勤管理系統進行了調研與分析，對當前的定位技術進行了研究，提出了一種以RFID為核心，以CAN-bus通信網絡為紐帶的煤礦井下人員定位系統。經過試驗驗證，達到了預期的目的，該系統極大地滿足了實時掌握煤礦入井人員的動態(tài)分布及安全管理的需要，可實現考勤管理功能及快速指導礦井突發(fā)性事故的救護工作。