CN101751596A - 煤矿井下人员位置标识卡及读卡方式 - Google Patents

Abstract

本发明的煤矿井下人员位置标识卡及读卡方式，标识卡内设有中央处理器，中央处理器与低频接收及发射模块、高频接收及发射模块、电源模块连接，其读卡方式为：建立在井下的若干矿用分站利用低频信号覆盖读卡区域，标识卡利用低频模块守听矿用分站指令，当标识卡进入覆盖区域后，与矿用分站建立通信并发送卡号，矿用分站作校验、存储处理并向标识卡发送关卡指令，标识卡关卡后间隔30秒自动进入下一轮循守听。本发明的识别卡与矿用分站通过一种无线射频技术实现身份识别，确保矿用分站收到标识卡数据的完整性、准确性。

Description

煤矿井下人员位置标识卡及读卡方式

技术领域

本发明涉及一种标识卡及读卡方式，特别是涉及一种通过无线射频技术实现身份识别的煤矿井下人员身上携带的标识卡及读卡方式。属于煤矿井下人员安全管理技术领域。

背景技术

煤矿的安全管理是确保安全生产的重要环节，如何确保煤矿井下工人的安全是各级主管部门最为关心和重视的工作。要保证煤矿井下工人的安全首当其中的采用安全管理措施，其次是要有切实可行的安全管理设备，用现代化的手段实现对煤矿井下工人在井下的位置、作业工人数量、作业时间等进行监测。近年来，煤矿事故频繁，多数事故发生后在实施救援时常常遇到统计井下被困人数、被困人员所处井下的位置区域两大难题。为了避免这两大难题，为了在煤矿井下发生事故后能够及时地对被困人员实施救援，现有技术中，通常采用对煤矿井下工人身上携带标识卡，通过标识卡与地面设备的通讯实现对煤矿井下人员的监控，一旦煤矿发生事故，地面设备便能及时掌握井下工人的位置情况，以便施救。但现有技术的标识卡与地面设备的读卡方式大多采用RFID技术，这种通信方式存在缺陷，容易造成设置在井下的矿用分站读卡不准确，并发数量少，漏读情况严重。

第一，现有的读卡技术中，矿用分站作为一个被动的卡号接收装置，只能不停接收标识卡发来的卡号，不管矿用分站是否准确接收到标识卡信息，矿用分站将接收到的所有数据直接上传至地面设备中的上位机或矿用分站自行作存储处理等待上位机读取，而标识卡只作为一个发码器，不间断的在一定时间间隔内往外发送卡号信息，在进入矿用分站接收范围时，则矿用分站捕捉信号覆盖范围内的卡号信息，标识卡却无从得知是否已被矿用分站读取。这样在大量标识卡同时进入矿用分站接收范围时，会有大量重复的数据不停地往矿用分站发送，矿用分站只能对接收到的完整、无冲突数据作存储处理，而已读取的卡号若不停地重复发送数据则无法识别而反复存储，对于同一时间接收到的不同数据也会因为冲突造成误码而只能存储一条信息或多条信息丢失，致使大量标识卡经过矿用分站信号范围时漏读、误读情况严重。其次，现有技术中，矿用分站多采用主动把存储信息发送到上位机的方法传输数据，当两个或多个矿用分站同时读取到标识卡信息，需要向上位机发送时，上位机对同时收到的不同矿用分站发来的信息也存在数据冲突的隐患，轻者数据冲突造成误码而上位机无法识别，重者会造成总线网络数据堵塞，而且分站主动把存储的数据发送出去并立即删除，若上位机无法正确接受则数据永久丢失。

鉴于前述现有技术的标识卡存在的与矿用分站的通讯方式问题，因而往往导致对井下部分工人身上携带的标识卡的错读漏读现象，因此，也难免造成一旦发生事故，对井下情况掌握不清的现象，给救援工作带来极大困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中标识卡与矿用分站之间的通讯方式存在的错读漏读缺点，而提供的一种使用无线射频技术实现对煤矿井下人员位置标识卡及读卡方式。

本发明的是通过以下技术方案实现的：

一种煤矿井下人员位置标识卡，标识卡设有中央处理器，所述中央处理器与低频信号接收模块及低频信号发射模块连接，所述中央处理器还与高频信号接收模块及高频信号发射模块连接，所述中央处理器与一电池模块连接。

一种煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式，包括以下步骤：

步骤1：矿用分站利用315MHz低频信号覆盖读卡区域，与此同时，标识卡利用低频接收模块守听矿用分站指令；

步骤2：所述标识卡进入矿用分站低频信号覆盖区域时，接收到矿用分站指令，即确认进入矿用分站读卡范围；

步骤3：标识卡向矿用分站发送通信请求，矿用分站收到通信请求指令后，与标识卡建立通信，并为该标识卡分配读卡时隙，同时向标识卡发送开卡指令；

步骤4：标识卡收到开卡指令后，打开高频发射模块，将自身卡号发送到矿用分站；

步骤5：矿用分站收到标识卡号以后作校验、存储处理，确认指令信息完整而且读卡完成后向标识卡发送关卡指令；

步骤6：所述标识卡接收到关卡指令后，关闭高频接收模块及高频发射模块、低频接收模块及低频发射模块、中央处理器，标识卡进入休眠状态。

进一步，所述步骤1的标识卡每间隔4秒打开一次低频接收模块，守听矿用分站指令。

进一步，所述步骤6的标识卡休眠时间为30秒，30秒后再次进入间隔4秒打开一次低频接收模块守听矿用分站指令。

矿用分站内的各模块与煤矿井下人员位置标识卡内设置的各模块，具有对应关系，标识卡与矿用分站的读卡技术是把矿用分站作为一个主动获取卡号的设备，矿用分站与标识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通信时，再由矿用分站在一定时隙内向标识卡发送开卡指令，标识卡利用高频发射模块向矿用分站发出卡号信息，此时若矿用分站收到错误数据或对数据处理失败，则不向标识卡发送关卡指令，标识卡则继续向矿用分站发送卡号信息，直至矿用分站确认信息无误且完成读卡时，才向标识卡发送关卡指令，使标识卡进入休眠状态，而30秒内不再向矿用分站发送卡号信息。这样，使用矿用分站来主动控制读卡过程的开始和结束，可以确保分站收到数据的完整性、准确性。

矿用分站可以首先预设标识卡信息卡号范围，然后在固定轮循时间内为每一个范围内的标识卡分配一个读卡时隙，在该时隙内矿用分站向标识卡发送开卡指令，同时接收指定标识卡的信息，确认完成读卡后向标识卡发送关卡指令，使标识卡进入休眠状态而不再往矿用分站发送冗余数据，已经读取的标识卡信息将不再重复发送，减轻矿用分站存储、处理压力，而且防止大量冗余数据造成标识卡信息冲突而漏读、误读。在此基础上，使得矿用分站信号覆盖范围内同一时间读卡并发数得到大幅改善。

矿用分站采用轮循方式向上位机发送数据，当矿用分站读取到标识卡信息时先作存储处理，将信息放到存储模块中等待上位机读取，上位机按照软件预设的分站数量，逐个发送读取指令，当矿用分站收到上位机指令时，把当前存储的数据发送到上位机，上位机确认数据正确并存储后向矿用分站发送该标识卡信息已正确读取指令，矿用分站收到确认指令后将已经被正确读取的存储信息删除，完成一个矿用分站的信息读取后，上位机轮循下一个矿用分站做同样操作。当总线网络通信不正常时，矿用分站将当前数据存放在存储模块中，而且不终止与标识卡的读卡通信工作，当总线正常后，一直存储的数据可以继续被上位机轮循读取。

本发明相对现有技术具有的有益效果：

1，本发明是把矿用分站作为一个主动获取卡号的设备，使用矿用分站来主动控制读卡过程的开始和结束，可以确保矿用分站收到数据的完整性、准确性。

2，矿用分站可以首先预设标识卡信息卡号范围，然后在固定轮循时间内为每一个范围内的标识卡分配一个读卡时隙，在该时隙内矿用分站向标识卡发送开卡指令，同时接收指定标识卡的信息，确认完成读卡后向标识卡发送关卡指令，使标识卡进入休眠状态而不再往矿用分站发送冗余数据，已经读取的标识卡信息将不再重复发送，减轻分站存储处理压力，而且防止大量冗余数据造成标识卡信息冲突而漏读、误读。在此基础上，使得矿用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，矿用分站采用轮循方式向上位机发送数据，当矿用分站读取到标识卡信息时先作存储处理，将信息放到存储模块中等待上位机读取，上位机按照软件预设的分站数量，逐个发送读取指令，当矿用分站收到上位机指令时，把当前存储的数据发送到上位机，上位机确认数据正确并存储后向矿用分站发送该标识卡信息已正确读取指令，矿用分站收到确认指令后将已经被正确读取的存储信息删除，完成一个矿用分站的信息读取后，上位机轮循下一个分站，作同样操作。当总线网络通信不正常时，矿用分站将当前数据存放在存储模块中，而且不终止与标识卡的读卡通信工作，当总线正常后，一直存储的数据可以继续被上位机轮循读取。

附图说明

图1为本发明的煤矿井下人员位置标识卡内部模块结构及与矿用分站、上位机联络方式图；

图2为本发明的煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式流程图。

具体实施方式

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，现结合附图作进一步详尽地说明：

一种煤矿井下人员位置标识卡，如图1所示，标识卡设有中央处理器101，中央处理器101与低频信号接收模块103及低频信号发射模块104连接，中央处理器101还与高频信号接收模块106及高频信号发射模块105连接，中央处理器101与一电池模块102连接。

一种煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：矿用分站107利用315MHz低频信号覆盖读卡区域，与此同时，标识卡利用低频接收模块103守听矿用分站107指令；

步骤2：所述标识卡进入矿用分站107低频信号覆盖区域时，接收到矿用分站107指令，即确认进入矿用分站107读卡范围；

步骤3：标识卡向矿用分站107发送通信请求，矿用分站107收到通信请求指令后，与标识卡建立通信，并为该标识卡分配读卡时隙，同时向标识卡发送开卡指令；

步骤4：标识卡收到开卡指令后，打开高频发射模块105，将自身卡号发送到矿用分站107；

步骤5：矿用分站107收到标识卡号后作校验、存储处理，确认指令信息完整而且读卡完成后向标识卡发送关卡指令；

步骤6：所述标识卡接收到关卡指令后，关闭高频接收模块106及高频发射模块105、低频接收模块103及低频发射模块104、中央处理器101，标识卡进入休眠状态。

而且，步骤1的标识卡每间隔4秒打开一次低频接收模块103，守听矿用分站107指令。

而且，步骤6的标识卡休眠时间为30秒，30秒后再次进入守听矿用分站107指令。

实施1：如图1所示，设置在煤矿井下的若干个矿用分站107利用315MHz低频信号覆盖读卡区域，井下的作业区及矿工活动区均在若干个矿用分站107的覆盖范围内，当矿工在井下的各区域作业或活动时，矿工携带的标识卡使用低频接收模块103的315MHz低频信号听取矿用分站107指令，听取方式是每间隔4秒打开一次低频接收模块103。当标识卡进入矿用分站107的信号覆盖区域时，标识卡即能接收到矿用分站107的指令，此时即能确认进入了矿用分站10的读卡范围。此时，标识卡向矿用分站107发送通信请求，矿用分站107收到请求指令后，与标识卡建立通信，并为该标识卡分配读卡时隙，同时向该标识卡发送开卡指令。该标识卡收到开卡指令后，打开2.4G的高频接收模块106及高频发射模块105，通过高频发射模块105将自身的卡号发送到矿用分站107。矿用分站107接收到该标识卡卡号以后作校验、存储处理，确认指令信息完整，而且读卡完成后向该标识卡发送关卡指令。该标识卡接收到关卡指令后，关闭高频发射模块105、高频接收模块106、低频接收模块103、低频发射模块104及中央处理器101，该标识卡进入休眠状态，通信中止，休眠时间为30秒，休眠结束后该标识卡重新进入4秒轮循听取指令。

实施例2，如图1所示，实施例1中说明的是某一位矿工所携带的标识卡与某一矿用分站107的联络关系。本实施例与实施例1基本相同，所不同的是，当在井下作业的矿工有若干名时，而每一名矿工所处的区域又不同，也并不固定，而井下也设立了若干个矿用分站107。也就是说，只要在井下作业区或矿工活动区域中的每一位矿工都通过自身携带的标识卡按间隔4秒时间与所覆盖该标识卡保持通信。因此，井下的所有矿工通过实施例1中的读卡方式确保了其在井下的位置，井下的各个矿用分站107将与所覆盖的标识卡信息保存或上传到上位机108，使得控制室的管理人员对井下的人员位置、人员数量、工作时间都做到了如指掌。

实施例3，如图1所示，每一名矿工身上所携带的标识卡为了能正常工作，都要做到及时供电，标识卡的供电方式是通过设置在该标识卡芯片内的电池模块102为各模块供电，保证标识卡正常工作。

Claims (4)

1.一种煤矿井下人员位置标识卡，其特征在于，所述标识卡设有中央处理器(101)，所述中央处理器(101)与低频接收模块(103)及低频发射模块(104)连接，所述中央处理器(101)还与高频接收模块(106)及高频发射模块(105)连接，所述中央处理器(101)与一电池模块(102)连接。

2.一种煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：矿用分站(107)利用315MHz低频信号覆盖读卡区域，与此同时，标识卡利用低频接收模块(103)守听矿用分站(107)指令；

步骤2：所述标识卡进入矿用分站低频信号覆盖区域时，接收到矿用分站指令，即确认进入矿用分站读卡范围；

步骤3：标识卡向矿用分站发送通信请求，矿用分站收到通信请求指令后，与标识卡建立通信，并为该标识卡分配读卡时隙，同时向标识卡发送开卡指令；

步骤4：标识卡收到开卡指令后，打开高频发射模块(105)，将自身卡号发送到矿用分站；

步骤5：矿用分站收到标识卡号后作校验、存储处理，确认指令信息完整而且读卡完成后向标识卡发送关卡指令；

步骤6：所述标识卡接收到关卡指令后，关闭高频接收模块(106)及高频发射模块(105)、低频接收模块(103)及低频发射模块(104)、中央处理器(101)，标识卡进入休眠状态。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式，其特征在于，所述步骤1的标识卡每间隔4秒打开一次低频接收模块(103)，守听矿用分站指令。

4.根据权利要求2所述的煤矿井下人员位置标识卡的读卡方式，其特征在于，所述步骤6的标识卡休眠时间为30秒，30秒后再次进入间隔4秒的打开一次低频接收模块(103)守听矿用分站指令。

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