CN101635067A - 特种设备操作人员读卡电路控制器 - Google Patents
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Abstract
特种设备操作人员读卡电路控制器，属特种设备电子控制管理技术领域，包括：读卡模块(11)、工种模块(12)、时钟模块(13)三种信息采集模块和微处理器(10)输入端相连，微处理器(10)输出端和显示面板(14)、执行模块(15)、通讯接口模块(16)三种结果模块相连，执行模块(15)和输出端子(17)相连，电池及电源模块(18)分别和各种模块单独相连并提供所需的电源。本发明提出的方案，使操作人员合法有效的IC卡资格证被运用到所操作的特种设备的控制回路中；有利于安全生产监督管理部门和生产经营单位对特种设备操作人员的监督管理。
Description
技术领域
特种设备操作人员读卡电路控制器，属特种设备电子控制管理技术领域，特别涉及电驱动的特种设备电子控制管理技术。
背景技术
《中华人民共和国安全生产法》第二十三条规定：生产经营单位的特种作业人员必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训，取得特种作业操作资格证书，方可上岗作业。目前，生产经营单位存在特种设备的持证人员和实际操作人员不一致的现象，该现象严重违反了立法宗旨，而且较难被安全生产监督管理部门发现并予以纠正。本发明旨在提供一种特种设备操作人员读卡电路控制器，对电驱动的特种设备的控制开关进行闭锁，只有该特种设备作业人员取得合法有效的操作资格证，且作业人员的操作资格证IC卡被该本实放例电路控制器确认，并始终被监控，该特种设备方可启动并运行。
发明内容
为了达到上述的目的，本发明所采取的技术方案是：读卡模块、工种模块、时钟模块三种信息采集模块和微处理器输入端相连，微处理器输出端和显示面板、执行模块、通讯接口模块三种结果模块相连，执行模块和输出端子相连，电池及电源模块分别和各种模块单独相连，并提供所需的电源。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的电池及电源模块，其输出端与微处理器及所有模块直接相连，提供性能指标较高的多路电源，输入端为AC(380/660/1140V)电源接口，用四芯电源电缆与特种设备的控制开关的电源相连，其内部配有充电电路、大容量电池和备用电池，即具有双电压源实时时钟的供电电路，能满足向时钟模块不间断供电；如电池电量不足，微处理器向与其直接相连的显示面板发出指令，提示“请充电”。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的读卡模块，其输入端为特种作业人员IC卡读卡器，具备PSAM卡加密认证机制，增加PSAM计算型密钥识别功能，其输出端与微处理器相连，即从IC卡读取的数据传送给微处理器。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的工种模块为所控特种设备操作人员的条件存贮器模块，其输入端为USB接口，生产经营单位管理人员用计算机经USB接口对工种模块的存贮信息设定，内部配置长时间固定存贮的特种人员应具备的工种及数量条件的存贮元件，其输出端与微处理器相连，提供的信号分工种、工种数量两种，本实施例电路控制器接入控制开关的控制回路后，一般不进行修改。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的时钟模块为实时时钟(RTC)，其输出端用I2C总线与微处理器相连，该模块为微处理器提供精确的同步实时时钟。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的执行模块为微处理器的执行单元，其输入端利用光电耦合器与微处理器相连，达到本质安全标准，其输出端直接与输出端子相连。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的通讯接口模块，其输入端与微处理器相连，本实施例电路控制器的信息数据从微处理器获得，其输出端为RS485总线备用接口，经RS485总线，与生产经营单位的远端中心计算机及监控系统联网。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的显示面板为发光二极管显示面板或液晶显示面板，结构为：发光二极管显示面板用发光二极管及外围电路组成，液晶显示面板用低功耗、串行通信接口LPH7366液晶显示模块及外围电路组成，显示面板上用二极管发光或文字，提示“插卡”、“卡无效”、“卡有效”、“继续插卡”、“卡有效”、“启动”、“请充电”等信息，其输入端为微处理器，并由其控制。
所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的输出端子为本实施例电路控制器的转换电路的输出元件，其输入端为执行模块，并由其控制，其输出端用两芯信号电缆与所控特种设备控制开关的控制回路相连，提供24V输出电压或无源控制线路，并形成闭合的闭锁回路。
本发明的效果显著：
1、使操作人员合法有效的IC卡资格证被运用到所操作的特种设备的控制回路中。
2、有利于安全生产监督管理部门和生产经营单位对特种设备操作人员的监督管理。
附图说明
(1)图1为特种设备操作人员读卡电路控制器结构与控制开关、远端中心计算机连接示意图。
(2)图2为特种设备操作人员读卡电路控制器接入控制开头控制回路示意图。
(3)图3为特种设备操作人员读卡电路控制器逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的结构。
图1中：微处理器10，读卡模块11，工种模块12，时钟模块13，显示面板14，执行模块15，通讯接口模块16，输出端子17，电池及电源模块18，控制开关的电源19，控制开关的控制回路20，远端中心计算机30。
图2中，USB数据线21，两芯信号电缆22，四芯电源电缆23，RS485总线24。
图3中，“读卡”31，“工种有效？”32，“资格证在有效期内？”33，“人员数量有效？”34，“打开闭锁允许启动”35，“单工种操作省去程序”301，“双工种操作省去程序”302，“单工种操作微处理器省去程序”303。
如图1所示，本发明提出的特种设备操作人员读卡电路控制器包含：读卡模块(11)、工种模块(12)、时钟模块(13)三种信息采集模块和微处理器(10)输入端相连，微处理器(10)输出端和显示面板(14)、执行模块(15)、通讯接口模块(16)三种结果模块相连，执行模块(15)和输出端子(17)相连，电池及电源模块(18)分别和各种模块单独相连并提供所需的电源。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的电池及电源模块(18)，其输出端与微处理器(10)及所有模块直接相连，提供性能指标较高的多路电源，输入端为AC(380/660/1140V)电源接口，用四芯电源电缆(23)与特种设备的控制开关的电源(19)相连，其内部配有充电电路、大容量电池和备用电池，即具有双电压源实时时钟的供电电路，能满足向时钟模块(13)不间断供电；如电池电量不足，微处理器(10)向与其直接相连的显示面板(14)发出指令，提示“请充电”。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的读卡模块(11)，其输入端为特种作业人员IC卡读卡器，具备PSAM卡加密认证机制，增加PSAM计算型密钥识别功能，其输出端与微处理器(10)相连，即从IC卡读取的数据传送给微处理器(10)。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的工种模块(12)为所控特种设备操作人员的条件存贮器模块，其输入端USB接口，生产经营单位管理人员用计算机经USB接口对工种模块(12)的存贮信息设定，内部配置长时间固定存贮的特种人员应具备的工种及数量条件的存贮元件，其输出端与微处理器(10)相连，提供的信号分工种、工种数量两种，本实施例电路控制器接入控制开关的控制回路(20)后，一般不进行修改。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的时钟模块(13)为实时时钟(RTC)，其输出端用I2C总线与微处理器(10)相连，该模块为微处理器(10)提供精确的同步实时时钟。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的执行模块(15)为微处理器(10)的执行单元，其输入端利用光电耦合器与微处理器(10)相连，达到本质安全标准，输出端直接与输出端子(17)相连。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的通讯接口模块(16)，其输入端与微处理器(10)相连，本实施例电路控制器的数据从微处理器(10)获得，其输出端为RS485总线备用接口，经RS485总线，与生产经营单位的远端中心计算机(30)及监控系统联网。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的显示面板(14)为发光二极管显示面板或液晶显示面板，结构为：发光二极管显示面板用发光二极管及外围电路组成，液晶显示面板用低功耗、串行通信接口LPH7366液晶显示模块及外围电路组成，显示面板(14)上用二极管发光或文字，提示“插卡”、“卡无效”、“卡有效”、“继续插卡”、“卡有效”、“启动”、“请充电”等信息，其输入端为微处理器(10)，并由其控制。
特种设备操作人员读卡电路控制器中，所述的输出端子(17)为本实放例电路控制器的转换电路的输出元件，其输入端为执行模块(15)，并由其控制，其输出端用两芯信号电缆(22)与所控特种设备控制开关的控制回路(20)相连，提供24V输出电压或无源控制线路，并形成闭合的闭锁回路。
如图2所示，本实施例电路控制器接入所控特种设备控制开关技术方案如下：
首先，生产经营单位管理人员根据行业标准规定，利用计算机通过USB数据线(21)，设置本实施例电路控制器中工种模块(12)的操作人员所需的工种和数量，如所控特种设备为煤矿提升绞车，工种设定为“提升司机”，工种数量为“2”人。
其次，要将本实施例电路控制器接入特种设备的控制开关的控制回路(20)，根据所控特种设备控制开关的控制回路(20)电压，选择本实施例电路控制器中输出端子(17)上匹配的电压，并用两芯信号电缆(22)线与控制开关的控制回路(20)连接；
其次，根据所控特种设备控制开关的电源(19)的输入电压，通过四芯电源电缆(24)，与本实施例电路控制器电池及电源模块(18)输入端的AC(380/660/1140V)电源接口，匹配接线端相连；
其次，生产经营单位管理人员用RS485总线(24)，将本实施例电路控制器上的通讯接口模块(16)与远端中心计算机(30)及监控系统相连，如没有监控系统，此步骤可取消。
如图3，本实施例电路控制器工作过程如下：
第一步：读卡(31)程序
本实施例电路控制器接入所控特种设备(如煤矿提升绞车)的控制开关的控制回路(20)后，本实施例电路控制器的显示面板(14)提示“插卡”，要求插入(提升司机)特殊工种操作资格证，如要启动该特种设备，操作人员必须将国家安全生产监督管理局统一监制的特种作业人员资格证IC卡插入读卡模块(11)内，由读卡模块(11)读取相关数据，并将数据传输到微处理器(10)，微处理器(10)对数据进行判断，将读卡结果显示在显示面板(14)上，指明所读资格证“卡有效”或“卡无效”。
如工种模块(12)设定所需的工种数量为“2”人，显示面板(14)在显示第一次插入资格证IC卡“卡有效”后，再次提示在另一读卡模块(11)“继续插卡”，重复插卡程序，直至插卡数量满足工种模块(12)设定所需的工种数量为止。
可省略程序：如工种模块(12)设定所需的工种数量为“1”人时，执行“单工种操作省去程序”(301)；如工种模块(12)设定所需的工种数量为“2”人时，执行“双工种操作省去程序”(302)。
第二步：判断程序
首先，由微处理器(10)通过读卡模块(11)传输来的相关数据和工种模块(12)传输来的相关数据进行比对，判断从特种作业人员资格证IC卡读取的工种与工种模块(12)所要求的工种是否一致，执行“工种有效？”(32)，“是”执行下一步，“否”返回；
其次，由微处理器(10)通过读卡模块(11)传输来的相关数据和时钟模块(13)传输来的相关数据进行比对，判断从特种作业人员资格证IC卡读取的有效期“年月日”是否晚于时钟模块(13)提供的实时“年月日”，执行“资格证在有效期内？”(33)，“是”执行下一步，“否”返回；微处理器(10)并将判断结果显示在显示面板(14)上，指明所读资格证“卡有效”或“卡无效”。
最后，由微处理器(10)通过多个读卡模块(11)传输来的相关数据和工种模块(12)传输来的相关数据进行比对，判断从特种作业人员资格证IC卡读取的资格证“数量”与工种模块(12)提供的资格证“数量”是否一致，执行“人员数量有效？”(34)，“是”执行下一步，“否”返回。
可省略程序：如工种模块(12)设定所需的工种数量为“1”人时，执行“单工种操作微处理器省去程序”(303)。
第三步：执行程序
当执行完读卡程序和判断程序以后，由微处理器(10)向执行模块(15)发出指令，由执行模块(15)通过输出端子(17)，执行“打开闭锁允许启动”(35)；微处理器(10)并将发出指令结果信息传输到显示面板(14)上，指明“启动”
第四步：通讯程序：
微处理器(10)输入端读卡模块(11)、工种模块(12)、时钟模块(13)三种信息采集模块，和输出端显示面板(14)、执行模块(15)两种结果模块，以及微处理器(10)的运行信息数据，由微处理器(10)向通讯接口模块(16)传送，并由通讯接口模块(16)收集，可通过RS485总线向远端中心计算机(30)传送，进而与生产经营单位的远端中心计算机(30)及监控系统联网。
可省略程序：本实施例电路控制器的运行信息数据，通过RS485总线向远端中心计算机(30)传送，及与生产经营单位的监控系统联网。该程序不影响本实施例电路控制器的运行。
Claims (9)
1、特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于；读卡模块(11)、工种模块(12)、时钟模块(13)三种信息采集模块和微处理器(10)输入端相连，微处理器(10)输出端和显示面板(14)、执行模块(15)、通讯接口模块(16)三种结果模块相连，执行模块(15)和输出端子(17)相连，电池及电源模块(18)分别和各种模块单独相连，并提供所需的电源。
2、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的电池及电源模块(18)，其输出端与微处理器(10)及所有模块直接相连，提供性能指标较高的多路电源，输入端为AC(380/660/1140V)电源接口，用四芯电源电缆与特种设备的控制开关的电源(19)相连，其内部配有充电电路、大容量电池和备用电池，即具有双电压源实时时钟的供电电路，能满足向时钟模块(13)不间断供电；如电池电量不足，微处理器(10)向与其直接相连的显示面板(14)发出指令，提示“请充电”。
3、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的读卡模块(11)，其输入端为特种作业人员IC卡读卡器，具备PSAM卡加密认证机制，增加PSAM计算型密钥识别功能，其输出端与微处理器(10)相连，即从IC卡读取的数据传送给微处理器(10)。
4、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的工种模块(12)为所控特种设备操作人员的条件存贮器模块，其输入端为USB接口，生产经营单位管理人员用计算机经USB接口对工种模块(12)的存贮信息设定，内部配置长时间固定存贮的特种人员应具备的工种及数量条件的存贮元件，其输出端与微处理器(10)相连，提供的信号分工种、工种数量两种，本实施例电路控制器接入控制开关的控制回路(20)后，一般不进行修改。
5、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的时钟模块(13)为实时时钟(RTC)，其输出端用I2C总线与微处理器(10)相连，该模块为微处理器(10)提供精确的同步实时时钟。
6、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的执行模块(15)为微处理器(10)的执行单元，其输入端利用光电耦合器与微处理器(10)相连，达到本质安全标准，输出端直接与输出端子(17)相连。
7、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的通讯接口模块(16)，其输入端与微处理器(10)相连，本实施例电路控制器的信息数据从微处理器(10)获得，其输出端为RS485总线备用接口，经RS485总线，与生产经营单位的远端中心计算机(30)及监控系统联网。
8、根据权利要求1所述的特种设备操作人员读卡电路控制器，其特征在于：所述的显示面板(14)为发光二极管显示面板或液晶显示面板，结构为：发光二极管显示面板用发光二极管及外围电路组成，液晶显示面板用低功耗、串行通信接口LPH7366液晶显示模块及外围电路组成，显示面板上用二极管发光或文字，提示“插卡”、“卡无效”、“卡有效”、“继续插卡”、“卡有效”、“启动”、“请充电”等信息，其输入端为微处理器(10)，并由其控制。
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