专利名称：瓦斯抽采导流管信息自动识别系统的制作方法
技术领域：
瓦斯抽采导流管信息自动识别系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种无线射频标签识别装置，尤其是一种用于煤矿井下瓦斯抽采导流管信息自动识别系统。
背景技术：
[0002]RFID技术(Radio Frequency Identification)即射频识别技术,是一种利用特定频率的射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的自动识别技术。[0003]RFID系统由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)及应用软件系统三个部份所组成。 其工作原理是，阅读器(读卡模块)发射特定频率的无线电波给应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，其中保存有约定格式的电子数据。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进人该磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，从而达到自动识别物体的目的。[0004]RFID电子标签(非接触射频卡)具有可擦写、非接触、信号穿透力强、安全保密性能高、数据存储容量大等优点；以及其不怕油溃、灰尘污染、不工作时无源，适用于复杂的煤矿环境中。[0005]在煤矿井下的瓦斯抽采中，其抽采管路众多，涉及到的管路位置、管路尺寸、管路编号等信息，为便于维护，方便在测试和记录管路中瓦斯流量、瓦斯浓度、气体压力等各种参数时快速定位管路和导流管，需用一种可以快速识别的标签和阅读标签的阅读器。而在煤矿井下地热、潮湿、粉尘、空间有限的环境中，如果借助非接触式无线射频卡及其相关的射频装置可以很好的解决这一问题。实用新型内容[0006]本实用新型的目的是提供一种瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，用以解决如何在煤矿环境中维护、管理和定位导流管的问题。[0007]为实现上述目的，本实用新型的方案是瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，包括用于镶嵌在导流管的凹槽中或粘贴于导流管的外壁上的非接触射频卡，以及用于读取所述非接触射频卡信息的智能读卡模块，所述智能读卡模块安装在便携测量设备上。[0008]所述瓦斯导流管信息自动识别系统还包括对所述非接触射频卡初始化、密码设置、权限设置、信息读写、和注销卡的智能卡发卡器。[0009]所述智能读卡模块包括读卡模块天线和电路板，电路板上设有控制单元和与其连接的附属单元，附属单元包括时钟产生电路、编码解码单元、电源电路、调整解调电路、存储单元和通讯接口。[0010]所述电路板安装在所述便携测量设备的便携式防爆手柄机壳内，所述天线安装在便携式防爆手柄机壳端部。本实用新型采用RFID技术，将非接触射频卡(即电子标签)安装到导流管上，将 读卡模块安装在便携测量设备上，当手持便携测量设备靠近安装了非接触射频卡的导流管 时，便能够得知该导流管的所在煤矿井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、 生产日期等信息，实现了导流管的识别、维护、管理和定位。
图1是非接触式射频卡原理结构示意图；图2是非接触式射频卡外观示意图；图3是智能读卡模块原理结构示意图；图4是智能卡发卡器结构示意图；图5是智能卡发卡器外观示意图；图6是发卡软件人机交互界面示意；图7是系统实施流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。本实用新型瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，包括用于镶嵌在导流管的凹槽 中或粘贴于导流管的外壁上的非接触射频卡，以及用于读取非接触射频卡信息的智能读卡 模块，智能读卡模块安装在便携测量设备上。本实用新型用于对导流管信息快速准确识并 记录信息。瓦斯导流管信息自动识别系统还包括对所述非接触射频卡初始化、密码设置、权 限设置、信息读写、和注销卡的智能卡发卡器。智能读卡模块包括读卡模块天线和电路板，电路板上设有控制单元和与其连接的 附属单元，附属单元包括时钟产生电路、编码解码单元、电源电路、调整解调电路、存储单元 和通讯接口。电路板安装在所述便携测量设备的便携式防爆手柄机壳内，天线安装在便携式防 爆手柄机壳端部。本系统的设备包括多个具有信息存储、防水防尘功能的无源的非接触射频卡，一 个本质安全型小功率高频射频智能读卡模块，一个直接连接计算机的智能卡发卡器；在软 件上还包括一套具有加密解密、权限控制功能的安全算法。下面对系统各个部分详细描述一，非接触射频卡无源的非接触式射频卡是RFID系统的信息载体，由耦合原件(线圈、微带天线10 等)和微芯片11组成无源单元，如图1、图2，其中的模拟射频接口模块负责将射频信号转换 成直流电源的电源产生电路、电能存储电路、信号调制和解调以及时钟发生电路；微芯片负 责对解调信号译码，回送数据的编码、存放识别数据。如图7、图2非接触式射频卡10是由ABS或PVC外壳封装的纽扣式异形卡片，具 有防水、防尘、抗震动的特性，镶嵌在导流管的凹槽中或粘贴于导流管的外壁上，用于存储导流管所在煤矿井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息。12 为固定孔，用于在镶嵌导流管上镶嵌。非工作状态时，射频卡或射频标签处于无功耗无辐射状态，不受煤矿巷道内潮湿、粉尘及其他因素的影响，且不对其他电气设备产生任何电磁干扰；当有读卡模块的无线射频信号在非接触射频卡特定工作范围时，模拟射频接口模块开始工作并聚集能量并使微芯片处于工作状态，与读卡模块进行信息交互，由读卡模块读取导流管所在煤矿井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息，达到记录和设置对应参数的功能；整个读写过程极快，不超过10ms。[0029]二，智能读卡模块[0030]智能读卡模块是RFID系统信息控制和处理中心，由射频信号耦合及收发模块、微处理器、存储器、通信接口等部分组成。其通过天线收发射频信号、并将信号通过调制解调、载波等手段与非接触射频卡建立信息通道，通过微处理器的加密、加解密操作完成信号处理，并将数据存储到存储器，并可以通过多种通讯接口与其他模块通信，以此实现信息采集、信息处理、信息传输。[0031]如图3、7，智能读卡模块由电路板及其附属电子器件、天线构成，位于便携式防爆手柄机壳20内，天线21安装在便携式防爆手柄机壳端部。采用本安电源供电，天线面积较大，发射功率和读卡距离可调，工作电流和读卡电流较小，通过I2C、SPI或UART通讯方式连接CPU模块。在模块休眠状态工作电流小于2mA，且对外不产生辐射，随时可被唤醒到正常工作状态；在模块正常工作时，智能卡模块的天线发射特定频率的无线电波，靠近非接触射频卡时以电波能量驱动非接触射频卡电路使之内部数字电路开始工作并进行数据交互，通过智能卡模块的加密、解密获取非接触射频卡内部所存储的导流管所在井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息并记录在存储器内供其他模块调用。[0032]三，智能卡发卡器[0033]如图4、5、7，智能卡发卡器是RFID系统中对非接触射频卡初始化、密码设置、权限设置、信息读写、注销卡的装置。其包括对应的计算机应用软件、通讯协议、读卡模块、天线、 电源等。读卡器采用读卡模块和天线一体化，30为刷卡天线区，31为指示灯，33为蜂鸣器， USB供电并通讯，外形小巧、便于携带，读卡距离可调。读卡模块通过数据线32和计算机接口相连，在特定的应用软件窗口的人机交互界面(见图6)上进行读卡操作，并将定义好的导流管所在煤矿井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息写入非接触式智能卡。[0034]四，安全算法[0035]安全算法是RFID系统中实现读卡模块与射频卡安全通讯的保障，由终端安全控制模块PSAM卡、软件密钥算法、安全权限控制机制组成。本套算法支持多种安全访问方式和权限(认证功能和口令保护);支持中国人民银行认可的Single DES,Triple DES算法；支持多级密钥分散机制，产生《中国金融集成电路(IC)卡规范》中定义的MACl和校验MAC2 ； 支持多级密钥分散机制，用分散后的密钥作为临时密钥对数据进行加密、解密、MAC等运算， 以完成终端与卡片之间的合法性认证等功能。[0036]下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步介绍。[0037]本实用新型的属于实用新型的实用新型，其注重实用、可靠、方便、可广泛使用，在具体的实施方式上，分以下三个步骤发卡、安装射频卡、读卡运用，如图7。[0038]发卡阶段用到一台安装了发卡应用软件并可以与读卡器通讯的的计算机、一台发卡器和若干个非接触式射频卡。先将发卡器通过电源通信线连接到计算机相应的接口 ； 打开发卡器电源，打开应用软件，使计算机和发卡器建立通讯；然后将射频卡置于发卡器的发射天线区域；当计算机界面显示出卡的信息或一张新卡时，说明可以对卡进行读写操作； 如果是一张新卡，需将新卡初始化，然后根据定义好的煤矿编号、矿井编号、导流管所在井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息，填写到应用软件人机界面对应的位置；点击发卡，对应的信息会通过加密算法和密钥机制写入到射频卡的不同存储位置；写操作成功后，可以读到卡上对应的信息，并在计算机应用程序的界面中显示， 发卡成功后，可以把卡从发卡器的天线区域拿掉，并贴编号记录对应信息。[0039]安装射频卡经过发卡阶段，射频卡内部保存的信息就和煤矿井下唯一位置的导流管相对应；安装时，将非接触式射频卡镶嵌在导流管的凹槽中或粘贴于导流管的外壁上， 方便智能读卡模块读取信息。[0040]读卡运用经射频卡安装到煤矿井下唯一位置的导流管后，相关人员携带装有读卡模块的测量设备对某处的导流管进行测量时，首先用读卡模块的天线靠近非接触式射频卡，通过天线收发射频信号、并将信号通过调制解调、载波等手段与非接触射频卡建立信息通道，通过微处理器的加密、加解密操作完成信号处理，读取并记录此处导流管位置、编号、 管径、生产厂家、生产日期等信息，存储到测量设备的存储器中；然后进行测量时，经测量的各种参数以导流管唯一编号为基础，方便数据整理和归档，易于查看。
权利要求1.瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，其特征在于，包括用于镶嵌在导流管的凹槽中或粘贴于导流管的外壁上的非接触射频卡，以及用于读取所述非接触射频卡信息的智能读卡模块，所述智能读卡模块安装在便携测量设备上。
2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，其特征在于，所述瓦斯导流管信息自动识别系统还包括对所述非接触射频卡初始化、密码设置、权限设置、信息读写、和注销卡的智能卡发卡器。
3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，其特征在于，所述智能读卡模块包括读卡模块天线和电路板，电路板上设有控制单元和与其连接的附属单元，附属单元包括时钟产生电路、编码解码单元、电源电路、调整解调电路、存储单元和通讯接口。
4.根据权利要求3所述的瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，其特征在于，所述电路板安装在所述便携测量设备的便携式防爆手柄机壳内，所述天线安装在便携式防爆手柄机壳端部。专利摘要本实用新型涉及瓦斯抽采导流管信息自动识别系统，包括用于镶嵌在导流管的凹槽中或粘贴于导流管的外壁上的非接触射频卡，以及用于读取所述非接触射频卡信息的智能读卡模块，所述智能读卡模块安装在便携测量设备上。当手持便携测量设备靠近安装了非接触射频卡的导流管时，便能够得知该导流管的所在煤矿井下巷道位置、所在管路编号、导流管管径、生产厂家、生产日期等信息，实现了导流管的识别、维护、管理和定位。
文档编号E21F17/18GK202815859SQ20122050747
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者王鹏飞, 贺卫星, 王凯, 赵彤凯, 石云鹏, 李震虹, 陈军 申请人:郑州光力科技股份有限公司