井下人员定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种井下人员定位系统。
【背景技术】
[0002]矿井人员管理系统是一种能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、系统设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，井下人员可以利用随身携带的识别卡向地面人员呼救，救援人员也可根据矿井人员管理系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。
[0003]矿井人员管理系统一般采用在井下不同位置设置人员定位分站，每台分站均连接无线射频读卡器，通过无线射频读卡器读取接收人员识别卡上的信息，并将其存储在读卡器内的存储器内，然后其信息通过分站上传到地面工控机的数据库内，以实现实时监控人员动态的目的。
[0004]目前矿井人员管理系统分站采用的人员定位分站最多可以同时连接8台本安型无线射频读卡器，每台读卡器与分站之间通过一根四芯线缆相连，两芯用作电源，两芯用作信号传输，线缆利用率较低，且成本较高。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种井下人员定位系统，主要解决了现有井下人员定位分站与多台无线射频读卡器进行连接时，每个无线射频读卡器需要一根四芯电缆，导致线缆利用率较低，且成本较高的问题。
[0006]本实用新型的具体技术解决方案如下:
[0007]该井下人员定位系统包括分站主板和设置在分站主板上的至少一个收发芯片，其特征在于:所述一个收发芯片包括两组用于和两个读卡器连接的端口组，每组端口组均由第一电源接口、第二电源接口、第一传输接口和第二传输接口组成，两组端口组的相同接口串联后依次与读卡器的对应接口连接，距离较远的读卡器与分站主板之间的距离< 2km，两个读卡器之间的距离彡100m。
[0008]上述收发芯片为四个。
[0009]本实用新型的优点在于:
[0010]应用该井下人员定位系统可以在满足系统功能要求的前提下节省一倍的电缆敷设，按照读卡器最远的布设位置计算，同时布设两台读卡器就可以节省2000米电缆，经济效益可观，为企业减少了不少开支。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构原理图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合具体实施例进行详述:
[0013]某煤矿井下人员定位系统井下使用的分站型号为KJ139-F型，读卡器与分站之间通过一根四芯电缆相连接，原来的连接方式是每台读卡器都需要敷设一根四芯电缆与分站相连，也就是说，采用现有技术，分站主板与八个读卡器连接时需要八根四芯电缆。经技术人研究，采用本实用新型技术方案实现了用一根四芯电缆接两个读卡器，分站主板与八个读卡器连接时只需四根四芯电缆。既节约了电缆，又节省了安装工时，成效显著。
[0014]分站主板与八个读卡器连接时只需四根四芯电缆的具体事例是:
[0015]该井下人员定位系统包括多个分站主板，多个分站均与地面工控机连接，每个分站主板上均设置有四个收发芯片(max3085芯片)和八组端口组，一组端口用于和一个读卡器连接，也就是说，一个收发芯片控制两个读卡器，一个分站主板连接八个读卡器，读卡器设置在井下不同位置处。
[0016]各读卡器均包括第一电源端口、第二电源端口、第一信号传输端口和第二信号传输端口，各读卡器均包括第三电源端口、第四电源端口、第三信号传输端口和第四信号传输端口。
[0017]一个收发芯片(max3085芯片)、两个读卡器、两个接口组组成一组，共四组。一个收发芯片控制两个读卡器的通信。
[0018]每组内的两个第一电源接口串联并通过RS485总线依次与两个读卡器的第三电源接口连接，每组内的两个第二电源接口串联并通过RS485总线依次与两个读卡器的第四电源接口连接，每组内的两个第一信号传输接口串联并通过RS485总线依次与两个读卡器的第三信号传输接口连接，每组内的两个第二电源接口串联并通过RS485总线依次与两个个读卡器的第四电源接口连接。
[0019]读卡器是矿用人员管理系统工作的基础，当读卡器接收到识别卡发来的自身特征的编码信号，经过处理后转发给分站，再由分站传送到地面计算机进行及时的数据处理。
[0020]读卡器与读卡分站之间用四芯电缆相连接传输，传输方式为主从式异步半双工，传输速率为4800bps。每台读卡器都设定有不同的地址编码，理论上就可以利用一趟信号线来同时连接多个读卡器到分站。
[0021]选择RS485总线的原因:在工业控制场合，RS485总线因其接口简单，组网方便，传输距离远等特点而得到广泛应用。RS485接口为半双工数据通讯模式，数据的收发不能同时进行，为了保证数据收发的不冲突，硬件上是通过方向切换来实现的，相应也要求软件上必须将收发的过程严格地分开。
[0022]RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。
[0023]虽然这种方式连接简单，在许多场合是能正常工作的，但是若不考虑读卡器与分站之间的距离，以及两个受控于同一收发芯片的读卡器之间的距离，也会存在以下问题:
[0024](I)共模干扰问题:RS485接口采用差分方式传输信号，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了读卡器有一定的共模电压范围，RS485读卡器共模电压范围为-7?+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
[0025](2)EMI (电磁兼容性)问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，信号中的共模部分就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
[0026]经过实际测试，当用一根四芯电缆同时接两台读卡器时，只要最远处的读卡器距离分站不超过2km，并且两个读卡器的间距不超过100m，读卡器与分站之间的通讯就能满足要求，且运行稳定。
[0027]该井下人员定位系统在凉该煤矿应用后，显著减少了施工的工程量，降低了劳动强度，节省了大量线缆，当读卡器连接线路出现问题时便于故障点排查，目前在该煤矿4 2煤层及3 1煤层新装采掘工作面巷道读卡器的安装均采用该技术，运行状态良好。
【主权项】
1.一种井下人员定位系统，包括分站主板和设置在分站主板上的至少一个收发芯片，其特征在于:所述一个收发芯片包括两组用于和两个读卡器连接的端口组，每组端口组均由第一电源接口、第二电源接口、第一传输接口和第二传输接口组成，两组端口组的相同接口串联后依次与读卡器的对应接口连接，距离较远的读卡器与分站主板之间的距离彡2km，两个读卡器之间的距离彡100m。2.根据权利要求1所述的井下人员定位系统，其特征在于:所述收发芯片为四个。
【专利摘要】本实用新型提供一种井下人员定位系统，包括分站主板和设置在分站主板上的至少一个收发芯片，一个收发芯片包括两组用于和两个读卡器连接的端口组，每组端口组均由第一电源接口、第二电源接口、第一传输接口和第二传输接口组成，两组端口组的相同接口串联后依次与读卡器的对应接口连接，距离较远的读卡器与分站主板之间的距离≤2km，两个读卡器之间的距离≤100m。该应用该井下人员定位系统可以在满足系统功能要求的前提下节省一倍的电缆敷设，按照读卡器最远的布设位置计算，同时布设两台读卡器就可以节省2000米电缆，经济效益可观，为企业减少了不少开支。
【IPC分类】H04W4/02, H04L29/08, E21F17/18
【公开号】CN204887014
【申请号】CN201520479986
【发明人】张磊, 张奇功, 张海军, 刘国庆, 王磊, 赵文
【申请人】陕西汇森煤业开发有限责任公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月6日