非接触式智能IC卡在井下人员定位系统中的应用

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：陈晓纪等   人气： 发表时间：2011年09月22日

0 引言

    近年来，国内矿井事故时有发生，如何加强安全生产和安全监督工作力度，当发生事故后如何提高救援和搜救工作效率，成为社会关心的热点问题。结合煤炭工业的实际需要，设计出智能IC卡，将尖端的远距离射频识别技术、网络通讯技术和自动控制技术有机结合，解决了煤矿井下设备安全运行、网络数据通信、数据的远距离传输、信号转换和信息处理等方面的技术难题，为煤矿井下人员监测、控制和 跟踪管理、抢险救灾、安全救护的高效运作以及生产统计、管理等方面提供了有效的科技支撑，有力地推动了煤矿企业的发展，实现了对煤矿安全生产的全面监控，真正满足数字矿山的要求。

1 设备配置 

    非接触式智能IC卡与读写器间的通讯是借助“空间媒介”电磁波进行，不存在机械运动机构和电触点，操作便利快捷，可靠性高，寿命长，抗干扰性强。 

    非接触式智能Ic卡包含了两部分：RF射频接口电路和数字电路部分。

(1)RF射频接口电路 

    在RF射频接口电路中，主要包括有波形转换模块。它可将卡片读写器上的l3．56 MHz无线电调制频率接收，一方面送调制，解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步地处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。 

    POR模块主要是对卡片上的各个电路进行POWER—ON—RESET(上电复位)，使各电路同步启动工作。

(2)数字电路 

卡片上的等效电路如图1所示。 
 

La．天线线圈与IC微晶片的接触点    Lb．天线线圈与IC微晶片的接触点    图1 等效电路

卡片的自由振荡频率

天线线圈的电感


2 井下定位系统设计原则 

    (1)实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字矿山的目标。 
    (2)为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业和监测监控等多方面的管理信息，一旦发生煤矿安全事故，通过该系统立刻可以知道该作业面工作人员及其数量，保证抢险救灾和安全救护等搜救工作的高效运作。 
    (3)系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

3 井下定位功能设计 

3．1 数据自动采集 

    矿井目标包括人员、车辆以及一些移动的设备等。沿巷道走向，每隔一定距离布置一个分站，另外可以在矿井巷道的进出口、交叉道口、工作面、重要峒室、危险场合(如盲巷等)、地面主要出入口等位置安装监测分站。当携带有射频卡的人员、车辆、设备进入监测分站检测范围时，监测分站可以将相关人员的身份、车辆车号、设备编号等信息读出并传送回控制中心。数据采集方式如图2所示。

图2 数据自动采集

3．2 实时定位跟踪 

    非接触式智能Ic卡上可以加装高亮度报警灯进行实时定位跟踪。当卡接收到分站发出的呼叫信号后，报警灯闪烁提示相关人员。在需要紧急撤离、寻找失踪人员时，人员无线寻呼系统将发挥重要作用。可以单独呼叫一个人、成组呼叫、呼叫某个区域的人员、多个区域或全矿区呼叫。呼叫信息由计算机控制，通过指定的监测分站发出。呼叫信息有一般呼叫、紧急呼叫、紧急撤离呼叫等多种类型，通过报警灯的不同颜色来区别。

3．3 综合信息管理 

    通过对下井工作人员的人井、升井时间、在井下各区域停留工作时间的记录与统计，为企业提供考勤管理基础信息。跟踪安全监测人员在井下的运动轨迹，记录各区域及各监测点的停留时间，从而保证安全监测工作的执行。

    当矿井发生紧急事件时，可以及时对丢失人员进行统计，查询事故现场附近的人员及相关人员的定位信息，快速确定人员的准确位置，以便及时有效地开展搜救工作。发生紧急情况时通过紧急告警信号呼叫相关人员紧急撤离危险区域，为指挥人员提供井下各区域人员的实时分布信息，帮助指挥人员制定应急方案。当通讯不能恢复时，利用手持识别设备在井下寻找失踪人员。

    通过计算机网络可实现矿井目标定位安全管理信息的数据共享，为矿井各部门及上下级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息，为指挥决策提供重要依据。

4 结语 

    本系统成功应用于阜新矿业集团，为煤矿井下人员监测、控制和跟踪管理、抢险救灾、安全救护的高效运作等方面提供了有效的技术支撑，也可应用于城市公共交通、电子护照、校园一卡通等方面。

作者简介：陈晓纪(1983一)，辽宁昌图人，硕士研究生，主要从事网络与信息系统的研究．
辽宁工程技术大学    叶景楼     辽宁工学院   陈晓纪  任永昌  叶景楼  王丽艳  姚远

参考文献： 
[1]陆永宁．非接触Ic卡原理与应用[M]．北京：电子工业出版社，2OO6． 
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