CN201681425U

CN201681425U - 一种新型井下人员定位管理系统检卡装置

Info

Publication number: CN201681425U
Application number: CN2010201220862U
Authority: CN
Inventors: 王作儒
Original assignee: Beijing Xinyuan Jiuding Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Xinyuan Jiuding Technology Co Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-03-03

Abstract

一种新型井下人员定位管理系统检卡装置包括：入口人员检测单元、出口人员检测单元、识别单元、中央微处理器、数码显示及报警电路、传输接口单元、电源及保护电路，其中：入口人员检测单元和出口人员检测单元与识别单元和中央微处理器连接。中央微处理器分别于数码显示及报警电路及传输接口单元连接。本装置可有效避免一人多卡，无卡下井的情况发生。平时系统可通过监测特定空间内的人员数量、识别卡的数量；通过对比判断，得出监测结果。可检测出一人多卡、有人无卡的违规行为。在突发事件发生时，明确需要救援的对象，可以利用井下定位系统尽快解救生产人员。

Description

一种新型井下人员定位管理系统检卡装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全生产管理装置，特别涉及一种新型井下人员定位管理系统检卡装置。

背景技术

随着煤炭生产规模的扩大和现代化开采技术的应用，煤炭生产产量不断提高，随之而来的是安全事故也常有发生，严重制约了煤炭企业的正常发展。煤炭安全生产一直以来都是人们关注的焦点，安全生产的主要问题在于监测、管理、实时分析决断、逃生指引等安全监控设施不完善，信息传送速度慢、可靠性差、数据准确性低，系统间软件不兼容等等。在生产过程中，不仅要对生产设备、生产环境、灾害预警等进行监控管理，对生产人员的管理同样重要，目前，井下人员定位系统在井下人员考勤管理，灾害发生后的救援等各方面，都发挥着积极作用。但在实际的运行当中，一人多卡、无卡下井等现象时有发生。这样，系统所采集和统计的信息失真，系统运用的实际效果大打折扣。

针对上述技术问题，我们提出了新型井下人员定位管理系统检卡装置，本装置用于鉴别一人多卡，无卡下井的情况，可有效地避免上述违规事件的发生。平时系统可通过监测特定空间内的人员数量、识别卡的数量；通过对比判断，得出监测结果。可检测出一人多卡、有人无卡的违规行为。在突发事件发生时，明确需要救援的对象，可以利用井下定位系统尽快解救生产人员。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新型井下人员定位管理系统检卡装置，通过监测特定空间内的人员数量、识别卡的数量；通过对比判断，得出监测结果。可检测出一人多卡、有人无卡的违规行为。能够同时监测到井下所有地点的监测数据，更好的满足现场安全监测和避难逃生的要求。

本实用新型的目的是这样实现的：新型井下人员定位管理系统检卡装置包括：入口人员检测单元、出口人员检测单元、识别单元、中央微处理器、显示及报警电路、传输接口单元，其中：

入口人员检测单元和出口人员检测单元与识别单元和中央微处理器连接。中央微处理器分别于显示及报警电路及传输接口单元连接。

中央微处理器包括，单片机IC1、晶体振荡器Y1、电容C13-C15、电阻R26，其中单片机IC1的1、13脚和12、17脚分别与入口人员检测单元和出口人员检测单元相连；IC1的5脚到8脚分别与射频模块RF的2脚/S_S1、3脚/S_SO、4脚/S_CLK、5脚/RF_CS相连，射频模块RF的7脚、8脚与PCB天线相连；IC1的22脚到24脚分别与显示及报警电路的显示驱动器IC2的4脚到6脚连接，IC1的10脚与传输接口单元相连。

单片机IC1选用：P89V51RD2。

识别单元由射频模块RF及PCB天线，结合微处理器及内嵌软件构成，射频模块RF的1脚接5v电源，6脚接“地”。

显示及报警电路包括：显示驱动电路和声音报警电路。数码显示电路设有LED数码显示器。显示驱动器IC2的1脚、18脚到24脚分别与电阻R9到R16的一端相连，电阻R9到R16的另一端接由数码显示器DS1-DS4组成的显示电路。显示驱动器IC2的11脚到14脚分别与数码显示器DS1/D3、DS2/D2、DS3/D1、DS4/D0各端连接。

入口人员检测单元包括：红外发射二极管IR1、限流电阻R1、红外接收头S1和S2、5芯接插件J1。红外发射管IR1的正极同接收头S1和S2的2脚连接在一起、经接插件J1-1连接至主板的+5V电源，IR1的负极与限流电阻R1的一端相连，R1的另一端经接插件J1-5连接至主板的限流电阻R20的一端，红外接收头S1和S2的3脚连在一起，经过接插件J1-4和电缆连接至主板的“地”，S1的1脚为信号输出端，经过接插件J1-2和电缆连接至IC1的13脚和上拉电阻R3的一端，S2的1脚为信号输出端，通过接插件J1-3和电缆连接至微处理器的1脚和上拉电阻R2的一端。

出口人员检测单元包括：红外发射二极管IR2、限流电阻R4、红外接收头S3和S4、5芯接插件J2。红外发射管IR2的正极同接收头S3和S4的2脚连接在一起、经接插件J2-1和电缆连接至主板的+5V电源，IR2的负极与限流电阻R4的一端相连，R4的另一端经接插件J2-5和电缆连接至主板的限流电阻R20的一端。红外接收头S3和S4的3脚连在一起，经过接插件J2-4和电缆连接至主板的“地”。S3的1脚为信号输出端，经过接插件J2-2和电缆连接至IC1的12脚和上拉电阻R6的一端。S4的1脚为信号输出端，通过接插件J2-3和电缆连接至微处理器的2脚和上拉电阻R5的一端。

单片机IC1的21脚通过三极管VT1与报警电路的IC6B的6脚、IC6A的2脚及上拉电阻R8的一端连接，LED三极管VT1还与电阻R7、LED发光管VL1、IC6A的14脚连接。

传输接口单元包括：FSK制式的通信接口电路和FSK制式的通信接口电路。IC1的10脚的引出端与FSK制式的通信接口电路的IC3的9脚及RS485制式的通信接口电路的IC4的3脚构成两种制式的通讯接口选择开关SW1。

本装置还设有电源及保护电路，为以上各单元及电路提供电源供应。

本实用新型的有益效果体现在：

(1)本装置提高了井下人员的考勤、工作管理水平，解决了一人多卡、无卡下井实际问题。

(2)当遇到突发事件时能明确需要救援的对象，利于尽快解救生产人员。

(3)本装置的传输接口采用两种制式，灵活、适应性强。

(4)本装置易于操作，安装简便，方便实用，功能提示性强。

(5)本装置采集的数据准确，能够为地面主机提供真实的井下人员情况。

附图说明

图1是本实用新型电路单元连接示意图；

图2是本实用新型电路图

附图标记说明：1、入口人员检测单元；2、出口人员检测单元；3、识别单元；4、中央微处理器；5、显示及报警电路；6、传输接口单元；7、电源及保护电路

具体实施方式

如图1所示，入口人员检测单元1和出口人员检测单元2与识别单元3和中央微处理器4连接。中央微处理器4分别于数码显示及报警电路5及传输接口单元6连接。

如图2所示，中央微处理器4：本实用新型的核心电路分别由IC1单片机P89V51RD2；晶体振荡器Y1；电容C13-C15；电阻R26组成，其中单片机IC1的1、13脚和12、17脚分别与入口人员检测单元和出口人员检测单元相连。IC1的5脚到8脚分别与射频模块RF的2脚/S_S1、3脚/S_SO、4脚/S_CLK、5脚/RF_CS相连，射频模块RF的7脚、8脚与PCB天线相连，射频模块RF的1脚接5v电源，6脚接地。IC1的21脚通过三极管VT1与报警电路IC6B的6脚、IC6A的2脚及上拉电阻R8的一端连接，用于控制报警电路的工作状态。IC6C的10脚同C9的一端和蜂鸣器BELL1的1脚连接，IC6D的11脚同R17的一端和蜂鸣器的3脚连接，蜂鸣器的2脚连接R18的一端。C9、R17、R18的另一端连接在一起，并连接到IC6A的1脚。IC6A的3、IC6B的5脚、IC6C的8、9脚连接，IC6B的4脚同IC6D的12、13脚连接。IC1的22脚到24脚分别与数码显示及报警电路5的显示驱动器IC2的4脚到6脚连接，显示驱动器IC2的1脚、18脚到24脚分别与电阻R9到R16的一端相连，电阻R9到R16的另一端接由数码显示器DS1-DS4组成的显示电路。显示驱动器IC2的11脚到14脚分别与数码显示器DS1/D3、DS2/D2、DS3/D1、DS4/D0各端连接。

IC1的11脚与传输接口单元6的FSK制式的通信接口电路的通讯控制器IC3的11脚和RS485制式的通信接口电路的通讯控制器IC4的6脚相连，IC1的16脚与传输接口单元6的FSK制式的通信接口电路的IC3的12、14脚和RS485制式的通信接口单元的IC4的4、5脚相连，由于传输接口电路包括两种制式的通讯接口电路，IC1的10脚的引出端与FSK制式的通信接口电路的IC3的9脚及RS485制式的通信接口电路的IC4的3脚构成两种制式的通讯接口选择开关SW1。

FSK制式的通信接口电路包括：通讯控制器IC3；晶体振荡器Y2；电容C4、C10；电阻R19、R25；二极管T3；隔离变压器B1组成。IC3的6脚、7脚分别接Y2两端，5脚接隔离变压器B1的2脚和地，3脚连R19后接2脚引线和电容C10及隔离变压器B1的1脚，隔离变压器B1的3脚与4脚之间串接二极管T3后，3脚接电阻R25后接L1，4脚接L2。IC3的1脚与13脚相接后分别接5v电源和电容C4，电容C4的另一端接IC3的15脚和地。接收时，信号经过保护电阻R10施加在隔离变压器B1的一侧，其耦合的信号经过电容C13传输至IC4的模拟信号信号输入脚AI，经过IC4内部的解调电路还原为串行数字编码信号，由IC4_RD脚传输至微处理器。而本分站发送时，微处理器发送的数字信号经过IC4_XD管脚输入至IC4内部的调制电路，经过FSK调制的信号经IC4_AO输出，经过平衡电阻R9、耦合电容C13传输至变压器B1初级，经过B1的隔离，通过保护电阻R10耦合到通信线路。T4为通信线路过压保护二极管。

RS485制式的通信接口电路包括：通讯控制器IC4；电容C6；电阻R22-R24；二极管T1、T2；IC4的1脚/v1、7脚/PV相连后接5v电源，电容C6的一端接至IC4的1脚、7脚连线与电源之间，电容C6的另一端接2脚/G1、8脚/G1后接地。IC4的16脚/V2接电源5v1，IC4的15脚/G2、9脚/G2连接后分别与二极管T1、T2的一端连接，二极管T1的另一端接电阻R22后再与T2的余端相连。IC4的13脚/B先接二极管T1与电阻R22之间的连线后与电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端连接B。IC4的12脚/A先接二极管T2与电阻R22之间的连线后与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端连接A。接收时，输入信号经过保护电阻施加于IC6的A、B管脚，进过IC6的处理，输出TTL电平的串行数字编码信号，经IC6_RX管脚输出至微处理器。发送时，微处理器输出的TTL电平的数字信号通过IC6_TX管脚进入IC6，经过转换处理的485信号由IC6的A、B端输出，经过保护电阻R11、R12耦合到通信线路。T2、T3为过压保护二极管，用以避免IC6被过高的共模或差模电压击穿。

识别单元3由射频模块RF及PCB天线，配合微处理器及内嵌软件构成。

入口人员检测单元1包括：红外发射二极管IR1、限流电阻R1、红外接收头S1和S2、5芯接插件J1。红外发射管IR1的正极同接收头S1和S2的2脚连接在一起、经接插件J1-1连接至主板的+5V电源，IR1的负极与限流电阻R1的一端相连，R1的另一端经接插件J1-5连接至主板的限流电阻R20的一端。红外接收头S1和S2的3脚连在一起，经过接插件J1-4和电缆连接至主板的“地”。S1的1脚为信号输出端，经过接插件J1-2和电缆连接至IC1的13脚和上拉电阻R3的一端。S2的1脚为信号输出端，通过接插件J1-3和电缆连接至微处理器的1脚和上拉电阻R2的一端。

出口人员检测单元2包括：红外发射二极管IR2、限流电阻R4、红外接收头S3和S4、5芯接插件J2。红外发射管IR2的正极同接收头S3和S4的2脚连接在一起、经接插件J2-1和电缆连接至主板的+5V电源，IR2的负极与限流电阻R4的一端相连，R4的另一端经接插件J2-5和电缆连接至主板的限流电阻R20的一端。红外接收头S3和S4的3脚连在一起，经过接插件J2-4和电缆连接至主板的“地”。S3的1脚为信号输出端，经过接插件J2-2和电缆连接至IC1的12脚和上拉电阻R6的一端。S4的1脚为信号输出端，通过接插件J2-3和电缆连接至微处理器的2脚和上拉电阻R5的一端。

本实用新型井下人员定位管理系统检卡装置还设有电源及保护电路，它包括：稳压电源IC5；DC1；电容C5、C7、C8、C11 C12；二极管T4；过热保险电阻PTC1。外部供应的+12V电源经过引入端子“+12V”连接至PTC1的一端，PTC1的另一端连接IC5的1脚/Vin、DC1的2脚、T4正极、C7、C11的一端，IC5的3脚/Vout接C8、C12为+5V电源的输出端，C7、C8、C11、C12、T4的另一端接地。DC1的1脚接C5的一端，用于供给RS485通信接口+5V1电源，C5的另一端接信号地。

本实用新型的工作原理如下：

入口人员检测单元1由红外发射管IR1及红外接收头S1、S2组成。当S1、S2被通过的人员遮蔽时，本单元输出低电平信号至微处理器IC1，而微处理器可根据S1、S2的信号的相位差，判断出人员的行走方向，避免人员来回走动带来的统计误差。同理，红外发射管IR2及红外接收头S3、S4组成出口人员检测单元。通过入出人员的数量可计算出闸门内的人员数量。检测过程中，要求人员依次通过检测闸门。当一人以上的人员同时进入闸门时，可及时发出报警，由管理人员进行干预。射频模块RF及PCB天线，配合微处理器及内嵌软件构成射频卡识别单元3。用于检测闸门内的识别卡的数量及每个识别卡的ID号。以上所有单元的信息传输至中央处理器，根据预置的逻辑关系，进行相关分析处理过程。通过人员数量同识别卡数量的比对，即可判断出一人多卡或有人无卡的状况。IC2及数码显示器DS1-DS4组成显示电路，可用于显示当前人员所佩戴的识别卡的卡号。当判断有违规行为时，可通过由IC6及发光管VL1组成的声光报警电路予以报警。所有采集及处理的信息，可通过由IC3等组成的FSK制式的传输接口或由IC4组成的RS485通信接口远传至监控主机。

Claims

1.一种新型井下人员定位管理系统检卡装置，包括：入口人员检测单元、出口人员检测单元、识别单元、中央微处理器、显示及报警电路、传输接口单元、电源及保护电路，其特征在于：入口人员检测单元和出口人员检测单元与识别单元和中央微处理器连接，中央微处理器分别与数码显示及报警电路及传输接口单元连接。

2.如权利要求1所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于所述的中央微处理器包括，单片机IC1、晶体振荡器Y1、电容C13-C15、电阻R26，其中单片机IC1的1、13脚和12、17脚分别与入口人员检测单元和出口人员检测单元相连；IC1的5脚到8脚分别与射频模块RF的2脚/S_S1、3脚/S_SO、4脚/S_CLK、5脚/RF_CS相连，射频模块RF的7脚、8脚与PCB天线相连；IC1的22脚到24脚分别与显示及报警电路的显示驱动器IC2的4脚到6脚连接，IC1的10脚与传输接口单元相连。

3.如权利要求2所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于单片机IC1为：P89V51RD2。

4.如权利要求1或2或3所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于入口人员检测单元包括：红外发射二极管IR1、限流电阻R1、红外接收头S1和S2、5芯接插件J1，红外发射管IR1的正极同接收头S1和S2的2脚连接在一起、经接插件J1-1连接至主板的+5V电源，IR1的负极与限流电阻R1的一端相连，R1的另一端经接插件J1-5连接至主板的限流电阻R20的一端，红外接收头S1和S2的3脚连在一起，经过接插件J1-4和电缆连接至主板的“地”，S1的1脚为信号输出端，经过接插件J1-2和电缆连接至IC1的13脚和上拉电阻R3的一端，S2的1脚为信号输出端，通过接插件J1-3和电缆连接至微处理器的1脚和上拉电阻R2的一端。

5.如权利要求4所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于出口人员检测单元包括：红外发射二极管IR2、限流电阻R4、红外接收头S3和S4、5芯接插件J2，红外发射管IR2的正极同接收头S3和S4的2脚连接在一起、经接插件J2-1和电缆连接至主板的+5V电源，IR2的负极与限流电阻R4的一端相连，R4的另一端经接插件J2-5和电缆连接至主板的限流电阻R20的一端，红外接收头S3和S4的3脚连在一起，经过接插件J2-4和电缆连接至主板的“地”，S3的1脚为信号输出端，经过接插件J2-2和电缆连接至IC1的12脚和上拉电阻R6的一端，S4的1脚为信号输出端，通过接插件J2-3和电缆连接至微处理器的2脚和上拉电阻R5的一端。

6.如权利要求5所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于识别单元由射频模块RF及PCB天线，结合微处理器及内嵌软件构成，射频模块RF的1脚接5v电源，6脚接“地”。

7.如权利要求6所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于单片机IC1的21脚通过三极管VT1与报警电路的IC6B的6脚、IC6A的2脚及上拉电阻R8的一端连接，三极管VT1还与电阻R7、LED发光管VL1、IC6A的14脚连接。

8.如权利要求7所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于显示驱动器IC2的1脚、18脚到24脚分别与电阻R9到R16的一端相连，电阻R9到R16的另一端接由数码显示器DS1-DS4组成的显示电路，显示驱动器IC2的11脚到14脚分别与数码显示器DS1/D3、DS2/D2、DS3/D1、DS4/D0各端连接。

9.如权利要求8所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于IC1的10脚的引出端与FSK制式的通信接口电路的IC3的9脚及RS485制式的通信接口电路的IC4的3脚构成两种制式的通讯接口选择开关SW1。

10.如权利要求9所述的新型井下人员定位管理系统检卡装置，其特征在于该装置设有电源及保护电路。