煤矿井下作业人员管理系统工作原理及应用探讨论文

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1、煤矿井下作业人员管理系统工作原理及应用探讨论文.freel为佳。RFID的天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3种基本形式的天线。其中,小于1m的近距离应用系统的RFID天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线,它们主要工作在中低频段。而1m以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的RFID天线,它们工作在高频及微波频段。在远距离耦合的RHD应用系统中,最常用的是偶极子天线(又称对称振子天线)。偶极子天线及其演化形式见图3,其中,偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈

2、入,在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发电磁场,利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场强。当单个振子臂的长度为λ/4时,输入阻抗的电抗分量为零,天线输入阻抗可视为一个纯电阻。在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极子天线设计可以取振子的长度为λ/4的整数倍。如工作频率为2.45GHz的半波偶极子天线,其长度约为6cm。当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时,可采用图3(b)的折合振子。1.1.3地面监控计算机通过对读写器传送来的编码信号进行分析,识别出人员的身份、位置,并将相关信息进行实时显示

3、、存储,可直观动态显示井下人员的分布情况。1.1.4传输适配器传输适配器安装在监控计算机旁边,作为数据传输接口,适配器带有RS232/RS485接口,可以连接多个监测点,实现20km以内的远距离信息传输。根据巷道分布图布置监测点,各监测点通过矿用通讯电缆或光缆组网,与传输适配器连接,传输适配器通过RS232与监控计算机连接。1.2井下作业人员管理系统软件设计工作原理煤矿井下作业人员管理系统软件设计分为嵌入式软件和应用软件,嵌入式软件主要针对井下硬件设备开发,完成井下实时数据的采集、传输及处理,形成井上数据库;应用软件

4、以数据库为核心完成井下人员定位系统的员工管理和考核统计等功能。嵌入式软件设计主要包括读写器软件设计和射频识别卡软件设计。1.2.1读写器软件设计读写器上电,电源指示灯亮,经初始化后,首先从拨码开关上读取相应的信息,然后确定本机的地址、要采取哪种无线通信协议,采用多大的通信速率进行数据上传。按照确定无线通讯协议接收射频识别卡信息,接收到,同时进行声光提示。如果协议需要校验,则对接收到的射频识别卡进行相应的校验,校验合格后,识别卡信息加上进入标志一起存入上传通信缓存区,同时,也把识别卡信息写入无线接收存储区,该识别卡进入

5、时间计数器开始计数。在一段时间内,若这张标识卡信息再次被接收到,则计数器清零,重新计数;否则,把标识卡加上出去标志一起存人上传通信缓存区,清除该标识卡在无线接收存储区的信息。在此期间,接收到上传数据的命令,经验证命令准确,则按协议上传数据,同时通信指示灯闪烁,待接收到下一帧数据,同时把前一帧数据从上传通信缓存区清除。1.2.2射频识别卡软件设计识别卡软件主要有以下3部分组成:主程序模块、电源低电压检测程序模块、组织发送数据程序模块。主程序模块实现对微处理器MCU和发射芯片的初始化配置,然后进入掉电模式,以节省电能;电

6、源低电压检测程序模块负责对电池电压的定时监测,在识别卡上完成欠压指示功能的同时,把欠压信息送人发射缓冲区,作为识别卡发送数据包的一部分进行无线传输;组织发送数据程序模块完成接收地址、识别卡号、校验码及电池状态等有效信息由微处理器到发射模块的低速传递。其中,电源低电压检测程序和组织发送数据程序共同构成识别卡的中断程序。1.2.3上位机应用软件界面设计为了达到直观、形象、动态地显示井下巷道布置情况,准确地实现人员定位的目的,大多数系统会引入第三方图形控件,将井下巷道布置图引入到上位机软件中,可以在图形上实时观察各个站点的

7、人员信息,当发生异常时候还可以监测到实时报警信息。在上位机软件主界面上可实现如下功能:(1)定位:在图形上标注不同的区域,通过上位机软件对采集到的数据进行处理,将各个区域的数据信息显示在图上对应的位置,并可查看当前该区域有哪些人员。(2)实时显示:可在界面上查看各个区域人员的流动情况。包括进出限制区域、中点区域时间,超员报警、超时报警、工作异常报警等。(3)报警功能:可通过设定下井时间,对下井超过一定时间的人员提示报警,并给出相关人员的名单等信息;可对进入一些重要位置、危险场合的人员进行报警,从而有效阻止人员违章进入

8、,并将违章人员记录在案。(4)模拟动画:可对图片进行放大、缩小、漫游等功能。可以监测特定人员的活动路线,可实现指示灯、区域信息分类显示、历史轨迹回放等功能。

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