专利名称：一种煤矿下井人员定位读卡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动识别和定位技术领域，特别涉及一种煤矿下井人员定位读卡装置，该装置包括射频发送接收器和信号处理发送电路以及机箱，天线采用平面微带天线模块靠近顶盖前面板的安装结构，实现了读卡和信号发送为一体的通讯装置。
背景技术：
煤矿下井人员进入矿井均需要经过登记，随着科技的进步，一种射频读卡技术已经运用到了矿井的人员定位系统，然而目前各种井下人员定位系统所使用的设备还均采用信号传输和读卡器两种分离的结构，设备间需要电缆连接进行数据通讯；也就说，读卡器只能接收数据，却不能将数据传输给电脑监控主机，必须经过传输分站将信号进行处理转换后才能传输到电脑监控主机，上述系统架构存在着系统布线复杂，使用通讯电缆数量多，故障点判断困难等缺陷。
发明内容本实用新型的目的是提供一种煤矿下井人员定位读卡装置技术方案，该装置将射频发送接收器和信号发送电路同时安装于一个箱体内，天线采用平面微带天线模块靠近顶盖前面板的安装结构，实现了可靠读取接收信号，并能够同时实现井上井下通讯，将直接采集的标识卡井下人员定位信息数据及时上传。为实现以上目的，本实用新型的技术方案是一种煤矿下井人员定位读卡装置， 包括射频信号收发处理电路、一个与射频发送接收电路连接的射频发送接收天线和一个机箱，所述射频发送接收和信号处理发送电路安装在机箱内；其中，所述机箱包括金属板壳体和金属板顶盖，所述金属板壳体一侧设置有挂臂，金属板顶盖与金属板壳体通过铰链连接， 在金属板顶盖的中央设置有射频卡信号读取窗口，所述射频发送接收天线是平面微带天线模块，平面微带天线模块固定在顶盖的信号读取窗口中间位置，所述顶盖的信号读取窗口大于平面微带天线模块外缘尺寸。所述信号处理发送电路由数据处理单元、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元组成，数据处理单元分别与射频发送接收电路、数据存储单元、 实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元连接。本实用新型结构紧凑，平面微带天线模块的安装结构设置保证了射频信号的可靠读取，该装置结构便于安装，装置减少了数据中间传输环节，实现标识卡信息的识别功能，又能将数据及时上传，也就同时完成了读卡器和传输分站两种设备两项功能，使井下人员定位系统的安装和维护更加方便。该装置设于井下的各个巷道出入口，携带有标识卡的人员进入井下各个巷道出入口时，出入口旁边的本装置内部通过2. 4GHz无线射频通讯方式发送接收到标识卡所发送的人员识别信息，并从数据存储单元中调出匹配的需要发送的信息，通过无线射频通讯方式进入通讯流程，本装置同时将标识卡的人员识别信息保存并通过RS485通讯接口将该记录上传至监测和数据管理中心的监控主机。本装置减少了数据中间传输环节。读卡分站既实现标识卡信息的识别功能，又能将数据及时上传，也就同时完成了读卡器和传输分站两种设备两项功能，使井下人员定位系统的安装和维护更加方便。
以下结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型结构正面示意图；图3为本实用新型电路框图。
具体实施方式
一种煤矿下井人员定位读卡装置实施例，参见图1，图2和图3，所述装置包括射频信号收发处理电路1、一个与射频发送接收电路连接的射频发送接收天线2和一个机箱，所述射频发送接收和信号处理发送电路布置在PCB线路板1-1上，线路板通过支架3安装在机箱内；其中，如图1和图2所示，所述机箱包括金属板壳体4和金属板顶盖5，所述金属板壳体一侧设置有挂臂4-1，金属板顶盖与金属板壳体通过铰链6连接，顶盖与金属板壳之间四周设置有密封胶条，在金属板顶盖的中央设置有射频卡信号读取窗口 5-1，所述射频发送接收天线2是平面微带天线模块，微带天线模块固定在机箱内，其固定在顶盖的信号读取窗口中间位置；其中，所述信号读取窗口尺寸要大于平面微带天线模块外缘尺寸。所述射频信号收发处理电路由射频信号收发电路1-3、数据处理单元1-4、数据存储单元1-5、实时时钟单元1-6、电源管理单元1-7和RS485通讯接口单元1_8组成，数据处理单元分别与射频信号收发电路、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元连接。实施例中所述射频信号收发电路的射频工作频率为2. 4GHz，带宽400MHz，平面微带天线模块是一种公知的模块，模块的尺寸大小为35*40*1. 5 mm ；PCB线路板采用的是聚四氟乙烯高频板，此PCB板具有低介电常数、高Q值等特点；最终设计的天线增益可达到 5dBi,极化形式为垂直极化，水平面、垂直面3dB波瓣宽度在65度一 70度之间，前后比可大于 16dB。射频信号收发电路采用了调制方式为GFSK的2. 4GHz芯片，主要技术特点是GFSK 调制/解调方式；数据传输速率可设置为250k-lMb/s ；所需外围元件极少；芯片内可校准电压为1.9 — 3. 6V。该芯片在2. 4GHz ISM频段通信，即使很靠近无线局域网(WLAN)、蓝牙和微波炉也能提供清晰、可靠的通信，250k-lM Mbps数据速率使它的数据传输时间、等待时间缩短并减小了干扰，增加了电池寿命，该芯片提供完整的2. 4GHz无线电解决方案。RS485通讯接口单元由RS485接口、抗干扰模块、通讯芯片，光耦隔离芯片组成，通讯芯片与数据处理单元连接。所述的数据处理单元由数据处理芯片、系统晶振、程序下载接口、数据接口和复位单元、实时时钟晶振和上拉电阻组成，数据处理芯片分别与系统晶振、程序下载接口、数据接口、复位单元、实时时钟晶振和上拉电阻连接。数据处理芯片与人员标识卡装置为TI公司的MSP430系列单片机，型号是 MSP430F169，具有强大处理能力的MSP430单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125 ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。 使用时，下井人员携带标识卡，每个标识卡都有唯一固定的2字节长度的识别号， 用以标识不同的人员。读卡分站装置分别设于井下的各个巷道出入口，读卡分站装置和电脑通过网络连接，每个读卡分站也有唯一的通讯地址，用于确定所安装的不同位置。标识卡间隔一秒钟通过无线射频方式发送一次标识号信息，当携带有标识卡的人员，经过安装有读卡分站的巷道出入口，所述装置就能够接收到标识卡发来的标识号信息，并通过通讯电缆，传送到电脑主机，以实现人员定位的目的。
权利要求1.一种煤矿下井人员定位读卡装置，包括射频信号收发处理电路、一个与射频发送接收电路连接的射频发送接收天线和一个机箱，所述射频发送接收和信号处理发送电路安装在机箱内；其特征在于，所述机箱包括金属板壳体和金属板顶盖，所述金属板壳体一侧设置有挂臂，金属板顶盖与金属板壳体通过铰链连接，在金属板顶盖的中央设置有射频卡信号读取窗口，所述射频发送接收天线是平面微带天线模块，平面微带天线模块固定在顶盖的信号读取窗口中间位置，所述顶盖的信号读取窗口大于平面微带天线模块外缘尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿下井人员定位读卡装置，其特征在于，所述信号处理发送电路由数据处理单元、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元组成，数据处理单元分别与射频发送接收电路、数据存储单元、实时时钟单元、电源管理单元和RS485通讯接口单元连接。
专利摘要本实用新型涉及一种煤矿下井人员定位读卡装置，包括射频信号收发处理电路、一个与射频发送接收电路连接的射频发送接收天线和一个机箱，所述射频发送接收和信号处理发送电路安装在机箱内；其中，所述机箱包括金属板壳体和金属板顶盖，所述金属板壳体一侧设置有挂臂，金属板顶盖与金属板壳体通过铰链连接，在金属板顶盖的中央设置有射频卡信号读取窗口，所述射频发送接收天线是平面微带天线模块，微带天线模块固定位置在顶盖窗口处。本实用新型结构紧凑，天线的安装结构保证了射频信号的可靠读取，该装置减少了数据中间传输环节，既有标识卡信息的识别功能，又将数据及时上传，同时完成了读卡器和传输分站两种设备的功能，方便了定位系统的安装和维护。
文档编号G06K7/00GK202257591SQ20112031275
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者冯戈, 张亚静 申请人:北京凯瑟新起点科技发展有限公司