CN203984410U - 煤矿井下人员监控无线接收分站 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿井下人员监控无线接收分站，适用于煤矿井下需要实时信号传输使用。包括外壳和电压转换电路，还包括设在外壳内的主控芯片、射频模块、实时时钟、UART-CAN转换模块和无线模块；所述主控芯片的输入端分别与用来记录时间的实时时钟和用来接收人员监控无线发射器信号的射频模块的输出端相连接，主控芯片的输出端上分别与交互数据使用的UART-CAN转换模块和无线模块的输入端相连接。结构简单，数据传输可靠性高的，可以适应多种井下环境使用。
Description
技术领域：
本实用新型适用于一种无线接收分站，尤其适用于煤矿井下需要实时信号传输使用的煤矿井下人员监控无线接收分站。
背景技术：
基于Zigbee无线通信技术的煤矿井下作业人员管理系统中，需要对井下作业人员工作状态实时监控，监控通过无线标示卡发送信息完成，由接收分站完成，监控包括人员下井时间，工作时长，同一地点工作人员数量，人员停留时间，人员进入危险区域报警等；以上功能可以有效提高作业人员的工作效率；保证人员的工作状态；防止人员在井下的长时间停留；并且在作业人员误入危险区域时及时报警，为煤矿的安全生产提供基础。在井下工作人员随身携带的无线发射装置中的传输信号需要包括无线发射装置的工作状态标志信息，从而确保系统的可靠性。系统的井上监控中心根据定位算法结合分站位置与接收到信号强度值对人员定位，并且实时存储信息。
现有的接收分站主要采用有线通信方式采集数据，移动性差、安装不便,严重制约监控的范围；另外，每个采集接口能接收的数据类型固定且灵活性差。
发明内容：
针对现有煤矿监控系统受布线区域的限制，本实用新型提出一种无线与有线相结合的人员监控系统设计方案，在对人员定位监控信号的采集阶段采用无线通信技术,有效克服现有的有线监控网络的不足；系统对信号的实时性要求高，在信号的传输阶段采用有线传输方式，可以有效降低网络延迟，减小噪声对信号的影响，且防止无线通信由于网络不稳定造成信号的丢失。
为了实现上述技术目的，所述的无线接收分站装置主要包括射频模块，控制单元、电压转换电路、UART-CAN转换模块、实时时钟单元。所述射频模块采用飞思卡尔公司的MC13192作为射频模块芯片；所述控制单元选择STM32单片机作为主控芯片；所述电压转换电路采用开关型DC/DC电源管理转换器TPS54331；所述UART-CAN转换模块采用控制局域网CAN 协议控制器和物理总线之间的接口TJA1040；所述实时时钟单元采用DS1302实时时钟电路。
有益效果：
技术问题：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种结构简单，数据传输可靠性高的，可以适应多种井下环境的煤矿井下人员监控无线接收分站。
技术内容：为达到上述目的，本实用新型的煤矿井下人员监控无线接收分站，包括外壳和电压转换电路，还包括设在外壳内的主控芯片、射频模块、实时时钟、UART-CAN转换模块和无线模块；所述主控芯片的输入端分别与用来记录时间的实时时钟和用来接收人员监控无线发射器信号的射频模块的输出端相连接，主控芯片的输出端上分别与交互数据使用的UART-CAN转换模块和无线模块的输入端相连接，所述UART-CAN转换模块和无线模块分别通过CAN总线和无线信号将数据发送到上位机中。
所述的主控芯片型号为STM32；所述的射频模块型号为MC13192，电压转换电路型号为TPS54331，实时时钟型号为DS1302；所述的UART-CAN转换模块为CAN总线控制器TJA1040，无线模块信号为SI4432。
有益效果：本实用新型的煤矿井下人员监控无线接收分站包括主控芯片，所述主控芯片包括多个存储空间，可以讲分站接收到的信息先进行存储，并将在此之后接收的信息与之前缓存里存储的信息进行比较判断，当发现输入的信息与存储的信息相同时，则丢弃信息，当没有发现相同信息，则将输入的信息加上实时时钟标记的时间信息存入flash缓存再发送，防止将同一个信息多次发送；主控芯片上连接有实时时钟，可以将实时时间加载在标示卡发送的信息上，方便对信息的辨识，还包括UART-CAN转换模块和无线模块，分站向上位机发送的信息可以通过CAN总线发送，也能通过无线发送，满足矿井内特殊环境下对布线的限制，使用范围广，具有广泛的使用价值。
附图说明：
图1为本实用新型的系统结构图。
图2为本实用新型的工作流程图。
图3为本实用新型的实时时钟电路图。
图4为本实用新型的电压转换电路图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本实用新型的实施作进一步的描述：
如图1所述，本实用新型的煤矿井下人员监控无线接收分站包括外壳和电压转换电路，还包括设在外壳内的主控芯片、射频模块、实时时钟、UART-CAN转换模块和无线模块；所述的主控芯片型号为STM32；所述的射频模块型号为MC13192，电压转换电路型号为TPS54331，实时时钟型号为DS1302；所述的UART-CAN转换模块为CAN总线控制器TJA1040，无线模块信号为SI4432；所述主控芯片的输入端分别与用来记录时间的实时时钟和用来接收人员监控无线发射器信号的射频模块的输出端相连接，主控芯片的输出端上分别与交互数据使用的UART-CAN转换模块和无线模块的输入端相连接，所述UART-CAN转换模块和无线模块分别通过CAN总线和无线信号将数据发送到上位机中。
所述射频模块采用飞思卡尔公司的MC13192作为射频模块芯片，该芯片工作无线接收分站在2.405GHz～2.480GHz，发射频道可选择，发射功率可调，它能够获取分站所在区域内的所有无线信号。所述控制单元选择STM32单片机作为主控芯片，通过相关设置对数据进行处理，添加相应参数。所述电压转换电路采用开关型DC/DC电源管理转换器TPS54331，将智能电源提供的24V电源转换为使用与分站系统使用的5V电源。所述UART-CAN转换模块采用TJA1040作为CAN总线控制器，6N137根据CAN信号的差动传输特性接收和发送信号，CAN信号的接收端与发送端分别与微控制器STM32的虚拟串口PB9与PB8连接。所述实时时钟单元采用DS1302实时时钟电路，采用三线接口与主控芯片进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。时钟芯片输出端与主控芯片STM32的PB6引脚连接，为接收的标示卡信息提供准确的时间信息。
无线接收分站接收井下人员随身携带的无线标示卡发送的数据，验证为合法数据后，主控芯片STM32通过中断程序从虚拟串口读取数据，通过相关设置对读取数据进行处理，添加相应参数。另外，在片上Flash中预留足够的数据空间，确保在与井上监控中心失去联系的时间内数据不丢失，保证监控系统的连续性和可靠性。
如图2所示，本煤矿井下人员监控无线接收分站工作流为：开启分站后先初始化无线接收分站，之后无线接收分站开始定时接收无线标示卡的信息，当无线标示卡的信息输入后，无线接收分站将输入的信息存入缓存，并将在此之后接收的信息与之前缓存里存储的信息进行比较判断，当发现输入的信息与存储的信息相同时，则丢弃信息，当没有发现相同信息，则将输入的信息加上实时时钟标记的时间信息存入flash缓存，并判断此时是否有中断产生，如果有则将缓存数据存入flash，并且清空缓存；当检测没有定时中断则分站重新进入定时接收无线标示卡步骤；上述工作方法步骤为已有技术，不为本申请的保护内容，并通过已有软件程序完成。
如图3所示，本设计的实时时钟单元采用DS1302实时时钟电路，所述DS1302自带RAM它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，工作电压为2.5V～5.5V；采用三线接口与主控芯片STM32进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM内数据。时钟芯片输出端与主控芯片STM32的PB6引脚连接，为接收的标示卡信息提供准确的时间信息。
如图4所示，本设计的电压转换电路TPS54331是开关型DC/DC电源管理转换器，将有助于显著降低功耗与成本，提高工作效率，并大幅缩小系统尺寸，将智能电源提供的24V电源转换为使用与分站系统使用的5V电源，电源输出Vout=（1+R22/（R25+R26）*0.8确定。
Claims (4)
1. 一种煤矿井下人员监控无线接收分站，包括外壳和电压转换电路，其特征在于：还包括设在外壳内的主控芯片、射频模块、实时时钟、UART-CAN转换模块和无线模块；所述主控芯片的输入端分别与用来记录时间的实时时钟和用来接收人员监控无线发射器信号的射频模块的输出端相连接，主控芯片的输出端上分别与交互数据使用的UART-CAN转换模块和无线模块的输入端相连接，所述UART-CAN转换模块和无线模块分别通过CAN总线和无线信号将数据发送到上位机中。
2. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员监控无线接收分站，其特征在于：所述的主控芯片型号为STM32。
3. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员监控无线接收分站，其特征在于：所述的射频模块型号为MC13192，电压转换电路型号为TPS54331，实时时钟型号为DS1302。
4. 根据权利要求1所述的煤矿井下人员监控无线接收分站，其特征在于：所述的UART-CAN转换模块为CAN总线控制器TJA1040，无线模块信号为SI4432。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104540101A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-22 | 中国矿业大学 | 物联网架构下基于证人节点的矿井运动目标增强定位方法 |
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