CN107392286A - 基于无源双频rfid技术应用于采矿业追踪雷管的方法及装置 - Google Patents

基于无源双频rfid技术应用于采矿业追踪雷管的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法及装置。在待使用的每个雷管上安装无源双频RFID标签,雷管的信息则预存在RFID阅读器的存储器里,将无源双频RFID标签内的电子编码设置为对应雷管信息存储单元的地址。当爆破结束后,可以通过RFID阅读器在现场进行检测。RFID阅读器获取无源双频RFID标签的电子编码,即该雷管信息所在存储单元的地址后,根据该地址找到存储单元,并通过LCD显示屏显示雷管的信息。本发明方法操作简单,可行性强。

Description

基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法及装置
技术领域
本发明属于RFID(射频识别)技术,特别是一种基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法及装置。
背景技术
在采矿业的爆破工作中,由于各种原因造成雷管拒爆和炸药未爆的现象称作盲炮。爆破中发生盲炮,如未及时发现或处理不当,潜在危险极大。爆破结束后往往因误触盲炮、打残孔或摩擦振动等引起盲炮爆炸,以致造成重大伤亡事故。因此,雷管的识别是至关重要的采矿服务。
传统探查盲炮的主要方法是依靠观察爆破过程和效果,同正常爆破相对比。若爆破声音不大,无填塞材料喷出和明显爆坑、飞石,说明有拒爆的可能;检查连接导爆管管内,如果药色没有变化,说明存在盲炮。这些方法必须在整个现场逐个炮孔进行检查,十分费时费力,且存在一定的危险性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,克服矿区恶劣的环境,提供一种追踪雷管,识别盲炮避免处理不当发生意外,并对雷管进行溯源的方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法,包括以下步骤:
步骤1、在待使用的每个雷管上安装无源双频RFID标签,该标签由天线和芯片组成;
步骤2、在RFID阅读器的存储器中建立描述雷管信息的存储单元;
步骤3、将无源双频RFID标签内的电子编码设置为该雷管对应存储单元的地址;
步骤4、爆破结束后,通过RFID阅读器在现场识别盲炮,RFID阅读器由ARM处理器、电源、存储器、天线、低频发射单元、高频接收单元、调制解码单元组成;低频发射单元通过阅读器天线发送低频信号,在该天线工作区域内的无源双频RFID标签通过标签天线接收低频信号,产生感应电流,获得能量并激活后,标签将自身电子编码以高频信号的形式通过标签天线发送出去。RFID阅读器通过阅读器天线接收该高频信号,并传递给高频接收单元,进而通过调制解码单元进行解调解码,得到该标签对应雷管存储单元的地址,通过ARM处理器进行寻址,在存储器中找到雷管信息所在的存储单元,并将该信息通过LCD显示屏显示出来,电源模块则负责供给系统能量;
步骤5、通过LCD显示屏显示盲炮上的雷管信息,至于成功爆破的雷管,其无源双频RFID标签已经损毁;
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
1)RFID技术适用于在一定距离内确定盲炮的炮孔位置,得到对应雷管及炮孔的信息。可以增加盲炮识别的正确率,同时降低危险性,减少了人力的消耗;
2)采矿业的环境(尤其是爆破后)较为恶劣,而无源双频RFID系统适合于恶劣换进,传输信号可以通过岩石、土壤、水;
3)成功起爆的雷管,其无源双频RFID标签也随之损毁,而无源双频RFID标签体积小、造价低,因而可以大大降低成本;
4)采用该方法还可以及时获得拒爆雷管及其炮孔空的信息,便于找出最佳的处理方案。
附图说明
图1为本发明基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法的流程示意图。
图2为本发明基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法的射频信号传输示意图。
图3为本发明基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法的无源双频RFID标签及RFID阅读器示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预。RFID射频系统的工作频率是射频识别技术系统最基本的技术参数之一。工作频率的选择在很大程度上决定了射频标签的应用范围,技术可行性以及系统成本的高低。射频识别系统归根到底是一种无线电传播系统,必须占据一定的无线通讯信道。在无线通讯信道中,射频信号只能以电磁耦合或者电磁波传播的形式表现出来。因此,射频系统的工作性能必定要受到电磁波空间传输特性的影响。
低频RFID系统的工作频率为30~300kHz。低频信号穿透性好,抗金属和液体干扰能力强,但读取距离短、速率低且难以屏蔽外界低频干扰信号。
高频RFID系统的工作频率为3~30MHz。相比低频RFID系统,高频信号穿透性较弱,但相同功率下,读取距离长、速率高且无低频干扰的限制。
本发明采用的双频RFID技术集合了低频(125 kHz 到135 kHz)的发射和高频(6.8MHz)RFID的高速数据传输能力的优点。RFID阅读器传输低频信号给标签提供能量,标签则传输高频信号给阅读器。如附图2所示,阅读器在向无源双频RFID标签传递能量时,无需考虑信噪比,故采用穿透性更好的低频信号。当无源双频RFID标签向阅读器传递信号时则采用高频信号。高频信号具有相同功率下,读取距离长、速率高且无低频干扰的限制等特点。且该系统下低频信号的传递距离可以通过调整阅读器发射功率和封装形式加长,而非像单一低频率RFID系统一样,因为无源标签发射功率有限,导致读取距离短,因此无源双频RFID标签传输给阅读器的是相同功率下读取距离更长的高频信号。无源RFID标签相比有源,具有体积小,系统紧凑,成本低廉等特点。
采用双频技术的射频识别系统同时具有低频和高频系统各自的优点,即具有较强的穿透能力,又具有较远的识别距离,并具有高速识别能力。无源双频RFID标签价格低廉,在水中同样可以被识别。双频系统抗冲突方式采用和超高频系统相同的防冲突协议(IP-X协议),每秒可识别200个标签,具有良好的多卡识别能力和较高的识别速度。 双频产品的作用距离取决于读写器输出功率,并与标签的封装形式有关,识别距离在20cm~2.5m间。综上所述基于无源双频RFID技术可以满足以下条件(1)电子标签体积小、造价低(2)适合于恶劣环境(3)传输信号可以通过岩石、土壤、水。
如附图3所示,本实施例中所述的无源双频RFID标签内含无源双频RFID芯片的卡片和与该芯片信号连接的标签天线,RFID阅读器则由阅读器天线,低频发射单元、高频接收单元、调制解码单元、ARM处理器、存储器、电源模块以及LCD显示屏组成。
RFID阅读器是基于ARM和Linux的嵌入式手持设备,(1)该设备硬件方面建立基于S3C2440的手持设备硬件平台。ARM内部具有多个接口可以方便地扩展系统的其他功能。处理器内部硬件功能丰富,有效减少了外围电路,降低了成本。(2)系统软件平台的设计则采用嵌入式Linux操作系统,完成嵌入式软件平台的构建(3)用户图形界面采用本地化的QT嵌入式用户图形界面。该设备具有结构合理、功能较完备等优点,具有推广使用价值。
所采用的微处理器芯片S3C2440是基于ARM920T的16/32位RISC嵌入式处理器,其片内资源非常丰富,主要包括:1.2V内核供电,1.8V/2.5V/3.3V存储器供电,3.3V外部I/O供电,具备16KB的I-Cache和16KB的D-Cache/MMU微处理器;外部存储控制器(SDRAM控制和片选逻辑);LCD控制器(最大支持4K色STN和256KTFT)等等,为手持式设备提供优秀的片上集成系统解决方案。
本实施例的控制软件流程图如附图1所示。
先在待使用的每个雷管上安装一个无源双频RFID标签。根据每个雷管的信息的信息,预存入RFID阅读器的存储器里。每个无源双频RFID标签内的电子编码则设置为该雷管对应存储单元的地址。待爆破结束后,通过RFID阅读器在现场进行检测是否有起爆失败的雷管。在RFID阅读器的响应范围内,若存在因起爆失败而完好的无源双频RFID标签,会接收到由RFID阅读器通过低频电感耦合方式传递出的射频信号,低频电磁波经整流,滤波后提供给芯片工作能量,而无源双频RFID标签会以高频电感耦合方式将射频信号传送到阅读器。由高频接收机对高频信号进行接收、滤波、放大后送到解码单元进行解码,获取对应存储单元的地址。RFID阅读器根据该地址找到相对应的存储单元,并通过LCD显示屏显示盲炮上雷管的信息。

Claims (4)

1.一种基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法,其特征在于步骤如下:
步骤1、在待使用的每个雷管上安装无源双频RFID标签,该标签由天线和芯片组成;
步骤2、在RFID阅读器的存储器中建立描述雷管信息的存储单元;
步骤3、将无源双频RFID标签内的电子编码设置为该雷管对应存储单元的地址;
步骤4、爆破结束后,通过RFID阅读器在现场识别盲炮,RFID阅读器由ARM处理器、电源、存储器、天线、低频发射单元、高频接收单元、调制解码单元组成;低频发射单元通过阅读器天线发送低频信号,在该天线工作区域内的无源双频RFID标签通过标签天线接收低频信号,产生感应电流,获得能量并激活后,标签将自身电子编码以高频信号的形式通过标签天线发送出去;RFID阅读器通过阅读器天线接收该高频信号,并传递给高频接收单元,进而通过调制解码单元进行解调解码,得到该标签对应雷管存储单元的地址,通过ARM处理器进行寻址,在存储器中找到雷管信息所在的存储单元,并将该信息通过LCD显示屏显示出来,电源模块则负责供给系统能量;
步骤5、通过LCD显示屏显示盲炮上的雷管信息,成功爆破的雷管,其无源双频RFID标签已经损毁。
2.根据权利要求1所述的基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法,其特征在于:所述雷管的信息包括雷管编号、雷管厂家编号、雷管型号、生产日期、所在炮孔编号、炮孔孔径、炮孔孔深、炮孔倾角和装药高度。
3.根据权利要求1所述的基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的方法,其特征在于:所述无源双频RFID标签由天线和芯片组成。
4.一种基于无源双频RFID技术应用于采矿业追踪雷管的RFID阅读器装置,其特征在于:该装置包括ARM处理器、电源、存储器、天线、低频发射单元、高频接收单元、调制解码单元;低频发射单元通过阅读器天线发送低频的射频信号,在该天线工作区域内的无源双频RFID标签通过标签天线接收射频信号,产生感应电流,获得能量并激活后,标签将自身电子编码以高频信号的形式通过标签天线发送出去;
RFID阅读器通过阅读器天线接收该射频信号,并传递给高频接收单元,进而通过调制解码单元进行解调解码,得到该标签对应雷管存储单元的地址,通过ARM处理器进行寻址,在存储器中找到雷管信息所在的存储单元,并将该信息通过LCD显示屏显示出来,电源模块则负责供给系统能量。
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