专利名称：煤矿井下人员位置检测分站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人员位置检测站，特别是涉及一种使用无线射频技术实现身份识 别(RFID)的矿用设备，可在煤矿等危险作业环境下用作考勤、位置检测、身份识别。属于煤 矿人员安全管理措施技术领域。
背景技术：
煤矿施工安全及人员管理是当今煤矿工作者特别煤矿管理者的一件头等大事，采 煤工人在矿井下的位置、区域、数量作为管理者来说必须做到心中有数。近年来煤矿事故频 繁，多数事故煤矿在实施救援时首先遇到了统计井下被困人数、统计被困人员所处井下的 位置区域这两大难题。 为了解决矿工在矿井下的位置、区域等信息，现有技术中的同类产品，从技术上大 多采用RFID技术，基于现有的检测分站，以读卡方式是由人员识别卡作为主动发码器，以 一个短时间间隔为周期，不管是否在检测分站信号覆盖区域，都不停地通过高频信号将卡 号发送出去；而检测分站作为一个被动接收器，将在其接收范围内收到的卡号作存储处理， 同时发送到地面监控主机，从而实现读卡和人员识别。这种读卡方式造成识别卡在经过检 测分站信号覆盖区域时，检测分站会不停地收到同一识别卡发来的重复信息，大量的冗余 数据占用了更多的读卡时隙，而且冗余数据也将发送到地面监控主机，造成地面监控主机 对数据存储处理的压力；当大量识别卡同时经过同一检测分站时，已经被读取的识别卡继 续与未被读取的识别卡竞争读卡时隙，而且在同一精确时间，同时被检测分站接收时的两 个重叠的卡号将被视作错误数据而不作处理，造成了更大的漏读、误读的可能性。这就是现 有检测分站与人员识别卡之间的通信方式存在缺陷，造成检测分站读卡不准确，并发数量 少，漏读情况严重。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种使用无线射频技术实现身份 识别(RFID)的煤矿井下人员位置检测分站。解决煤矿人员考勤、井下人员区域性位置监 测、下井人数统计及井下工作时间控制等问题。 本发明的煤矿井下人员位置检测分站是通过以下技术方案实现的 本发明的煤矿井下人员位置检测分站，包括识别卡，所述检测分站包括由通过信
号线与低频信号发射模块及低频信号接收模块相连接的中央处理器，所述低频信号发射模
块用于将315MHz低频信号覆盖读识别卡区域，所述识别卡每间隔4秒听取一次检测分站
的低频信号发射模块所发出的指令，所述低频信号接收模块用于接收进入读卡区域内的识
别卡发向检测分站的低频信号，所述中央处理器通过信号线还与高频信号发射模块及高频
信号接收模块连接，所述高频信号发射模块用于向进入读识别卡区域内的识别卡发送2. 4G
的高频信号，所述高频信号接收模块用于接收进入读卡区域的识别卡发回检测分站的高频
信号，所述中央处理器用于对进入读卡区域内的识别卡卡号作校验、确认，所述中央处理器还与用于存储识别卡发回检测分站的信息的存储器相连接。 而且所述中央处理器通过484数据总线、数据传输接口与上位机连接，所述上位
机用于读取检测分站的存储器中存储的识别卡信息并将该信息显示在显示屏上。 而且当所述识别卡进入读卡区域时，与所述中央处理器相连接的2. 4G高频信号
发射模块向识别卡发出确认指令，与所述中央处理器相连接的高频信号接收模块接收进入
读卡区域内的识别卡的确认回复。 而且进入读卡区域的所述识别卡向检测分站发送通信请求，与所述中央处理器相 连接的低频信号接收模块接收该识别卡的通信请求，并建立通信，所述中央处理器为该识 别卡分配读卡时隙，并向该识别卡发送开卡指令。 而且所述识别卡收到来自所述检测分站发来的开卡指令后，向检测分站发回识别 卡卡号。 而且所述中央处理器接收到识别卡卡号后进行校验，所述存储器进行处理，确认 卡号的信息完整而且读卡完成后检测分站向该识别卡发送关卡指令。 而且所述识别卡接收到检测分站的关卡指令后，进入25-35秒的休眠，休眠结束
后所述识别卡重新进入新一轮每4秒间隔的轮循听取指令。 本发明的煤矿井下人员位置检测分站相对于现有技术具有如下优点 1、本发明把煤矿井下人员位置检测分站作为一个主动获取卡号的设备，与携带在
煤矿井下人员身上的识别卡在建立通信之前首先利用低频信号进行一次"握手"，当确认双
方能实现高频信号通信时，再在一定时隙内向识别卡发送开卡指令，让识别卡用高频信号
发出卡号信息，此时若检测分站收到错误数据或对数据处理失败，则不发送关卡指令，识别
卡继续发送卡号信息，直至检测分站确认信息无误且完成读卡时，才向识别卡发送关卡指
令，使识别卡进入休眠状态，而30秒内不再向检测分站发送卡号信息。这样，使用检测分站
来主动控制读卡过程的开始和结束，可以确保检测分站收到数据的完整性、准确性。 2、本发明的煤矿井下人员位置检测分站的读卡技术是检测分站可以首先预设识
别卡信息卡号范围，然后在固定轮循时间内为每一个范围内的识别卡分配一个读卡时隙，
在该时隙内检测分站向识别卡发送开卡指令，同时接收指定识别卡的信息，确认完成读卡
后向识别卡发送关卡指令，使识别卡进入休眠状态而不再往检测分站发送冗余数据，已经
读取的识别卡信息将不再重复发送，减轻检测分站存储处理压力，而且防止大量冗余数据
造成识别卡信息冲突而漏读、误读。在此基础上，使得检测分站信号覆盖范围内同一时间读
卡并发数得到大幅改善。 3、本发明的煤矿井下人员位置检测分站结构简单，成本低廉，通信可靠，能够全面 掌握煤矿井下人员的情况，为煤矿井下人员的安全生产奠定了良好基础。
图1为本发明的煤矿井下人员位置检测分站模块连接示意具体实施例方式
为了使本领域的一般技术人员能够清楚理解本发明的技术方案，现结合附图对本 发明作进一步说明
4
本发明的煤矿井下人员位置检测分站，包括识别卡7，检测分站包括由通过信号线 与低频信号发射模块4及低频信号接收模块3相连接的中央处理器l，低频信号发射模块 4用于将315MHz低频信号覆盖读卡区域，识别卡7每间隔4秒听取一次检测分站的低频信 号发射模块4所发出的指令，低频信号接收模块3用于接收进入读卡区域内的识别卡7发 向检测分站的低频信号，中央处理器1通过信号线还与高频信号发射模块5及高频信号接 收模块6连接，高频信号发射模块5用于向进入读卡区域内的识别卡7发送2. 4G的高频信 号，高频信号接收模块6用于接收进入读卡区域的识别卡7发回检测分站的高频信号，中央 处理器1用于对进入读卡区域内的识别卡7的卡号作校验、确认，中央处理器1还与用于存 储识别卡发回检测分站的信息的存储器2相连接。 进一步地，中央处理器1通过484数据总线8、数据传输接口 9与上位机10连接， 所述上位机10用于读取检测分站的存储器2中存储的识别卡7信息并将该信息显示在显 示屏上。 进一步地，当识别卡7进入读卡区域时，与中央处理器1相连接的2. 4G高频信号 发射模块5向识别卡7发出确认指令，与中央处理器1相连接的高频信号接收模块6接收 进入读卡区域内的识别卡7的确认回复。 进一步地，进入读卡区域的所述识别卡7向检测分站发送通信请求，与中央处理 器1相连接的低频信号接收模块3接收该识别卡的通信请求，并建立通信，中央处理器1为 该识别卡7分配读卡时隙，并向该识别卡7发送开卡指令。 进一步地，识别卡7收到来自所述检测分站发来的开卡指令后，向检测分站发回 识别卡7的卡号。 进一步地，中央处理器1接收到识别卡7的卡号后进行校验，存储器2进行处理，
确认卡号的信息完整而且读卡完成后检测分站向该识别卡7发送关卡指令。 进一步地，识别卡7接收到检测分站的关卡指令后，进入25-35秒的休眠，休眠结
束后所述识别卡7重新进入新一轮每4秒间隔的轮循听取指令。 中央处理器1连接一个安全栅11、信号汇接器12。 具体实施例1 :本发明的煤矿井下人员位置检测分站，如图1所示，本发明是把检 测分站作为一个主动获取卡号的设备，检测分站与识别卡7在建立通信之前首先利用低频 信号进行一次"握手"，当确认双方能实现高频信号通信时，再由检测分站在一定时隙内向 识别卡7发送开卡指令，让识别卡7用高频信号发出卡号信息，此时若检测分站收到错误数 据或对数据处理失败，则不发送关卡指令，识别卡7继续发送卡号信息，直至检测分站确认 信息无误且完成读卡时，才向识别卡7发送关卡指令，使识别卡7进入休眠状态，而30秒内 不再向检测分站发送卡号信息。这样，使用检测分站来主动控制读卡过程的开始和结束，可 以确保检测分站收到数据的完整性、准确性。 具体实施例2 :本发明可以首先预设识别卡信息卡号范围，然后在固定轮循时间 内为每一个范围内的识别卡7分配一个读卡时隙，在该时隙内检测分站向识别卡7发送开 卡指令，同时接收指定识别卡7的信息，确认完成读卡后向识别卡7发送关卡指令，使识别 卡7进入休眠状态而不再向检测分站发送冗余数据，已经读取的识别卡信息将不再重复发 送，减轻检测分站存储处理压力，而且防止大量冗余数据造成识别卡7信息冲突而漏读、误 读。在此基础上，使得检测分站信号覆盖范围内同一时间读卡并发数得到大幅改善。
5
具体实施例3 :本发明采用轮循方式向上位机10发送数据，当检测分站读取到识别卡7信息时先作存储处理，将信息放到存储器2中等待上位机10读取，上位机10按照软件预设的检测分站数量，逐个发送读取指令，当检测分站收到上位机10指令时，把当前存储的数据发送到上位机IO，上位机10确认数据正确并存储后向检测分站发送该识别卡信息已正确读取指令，检测分站收到确认指令后将已经被正确读取的存储信息删除，完成一个检测分站的信息读取后，上位机10轮循下一个检测分站，作同样操作。当484总线8网络通信不正常时，检测分站将当前数据存放在存储器2中，而且不终止与识别卡7的读卡通信工作，当484总线8正常后，一直存储的数据可以继续被上位机10轮循读取。
假定某矿工携带识别卡IO进入检测分站的低频信号的覆盖范围即读卡范围，检测分站自动读取该矿工的识别卡信息并将该存储在检测分站的存储器2中，然后等待上位机10呼叫，当上位机10轮循到该检测分站时，读取该检测分站的储存器2储存的识别卡7信息，并在上位机10监控软件上正确显示该识别卡的相关信息。
权利要求
本发明的煤矿井下人员位置检测分站，包括识别卡(7)，其特征在于，所述检测分站包括由通过信号线与低频信号发射模块(4)及低频信号接收模块(3)相连接的中央处理器(1)，所述低频信号发射模块(4)用于将315MHz低频信号覆盖读卡区域，所述识别卡(7)每间隔4秒听取一次检测分站的低频信号发射模块(4)所发出的指令，所述低频信号接收模块(3)用于接收进入读卡区域内的识别卡(7)发向检测分站的低频信号，所述中央处理器(1)通过信号线还与高频信号发射模块(5)及高频信号接收模块(6)连接，所述高频信号发射模块(5)用于向进入读卡区域内的识别卡发送2.4G的高频信号，所述高频信号接收模块(6)用于接收进入读卡区域的识别卡(7)发回检测分站的高频信号，所述中央处理器(1)用于对进入读卡区域内的识别卡(7)的卡号作校验、确认，所述中央处理器(1)还与用于存储识别卡(7)发回检测分站的信息的存储器(2)相连接。
2. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，所述中央处理器 (1)通过484数据总线(8)、数据传输接口 (9)与上位机(10)连接，所述上位机(10)用于 读取检测分站的存储器(2)中存储的识别卡(7)信息并将该信息显示在显示屏上。
3. 根据权利要求l所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，当所述识别卡(7) 进入读卡区域时，与所述中央处理器(1)相连接的2.4G高频信号发射模块(5)向识别卡(7) 发出确认指令，与所述中央处理器(1)相连接的高频信号接收模块(6)接收进入读卡区 域内的识别卡(7)的确认回复。
4. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，进入读卡区域的 所述识别卡(7)向检测分站发送通信请求，与所述中央处理器(1)相连接的低频信号接收 模块(3)接收该识别卡(7)的通信请求，并建立通信，所述中央处理器(1)为该识别卡(7) 分配读卡时隙，并向该识别卡(7)发送开卡指令。
5. 根据权利要求4所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，所述识别卡(7)收 到来自所述检测分站发来的开卡指令后，向检测分站发回识别卡卡号。
6. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，所述中央处理器 (1)接收到识别卡(7)的卡号后进行校验，所述存储器(2)进行处理，确认卡号的信息完整 而且读卡完成后检测分站向该识别卡(7)发送关卡指令。
7. 根据权利要求l所述的煤矿井下人员位置检测分站，其特征在于，所述识别卡(7)接 收到检测分站的关卡指令后，进入25-35秒的休眠，休眠结束后所述识别卡重新进入新一 轮每4秒间隔的轮循听取指令。
全文摘要
本发明的煤矿井下人员位置检测分站，包括与低频信号发射模块及低频信号接收模块相连的中央处理器，低频信号发射模块用于将315MHz低频信号覆盖读卡区域，识别卡每间隔4秒听取一次检测分站的指令，低频信号接收模块用于接收进入读卡区域内的识别卡发向检测分站的低频信号，中央处理器还与高频信号发射模块及高频信号接收模块连接，高频信号发射模块用于向进入读卡区域内的识别卡发送2.4G的高频信号，高频信号接收模块用于接收识别卡发回检测分站的高频信号，中央处理器用于对识别卡卡号作校验、确认，中央处理器还与用于存储识别卡发回检测分站的信息的存储器相连接。通过本发明的检测分站能够有效实现监测井下人员位置。
文档编号G01S13/75GK101738613SQ20081022601
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者宋福群 申请人:北京泰安特科技有限公司