CN214098438U - 矿用本安型无源读卡装置 - Google Patents

Abstract

一种矿用本安型无源读卡装置，隔爆盖板铰接在隔爆箱上开口的一侧；隔爆箱的底板左右端均固定连接有多个读卡器固定架；隔爆箱的右侧板外部固定连接有四个天线过线保护套，天线过线保护套内部连接有天线接口；隔爆箱的下侧板外部固定连接有网线过线保护套和电源过线保护套，网线过线保护套和电源过线保护套内部连接有网络通讯接口和电源接口；读卡电路设置在隔爆壳体内的隔爆腔中，其包括本安电路板、交流转直流模块、射频模块、信号处理模块和通信模块；射频模块、信号处理模块和通信模块均安装在本安电路板上；信号处理模块通过本安电路板分别与射频模块和通信模块连接。该装置能满足矿用本安的需求，具有快速的数据读取及处理能力。

Description

矿用本安型无源读卡装置

技术领域

本实用新型属于射频识别技术领域，具体涉及一种矿用本安型无源读卡装置。

背景技术

为了提高煤矿井下物料运输管理效率，目前部分煤矿已在物料矿车上安装了无源标签，通过对无线信号覆盖下的标签进行有效识别，可以实时准确快速的判断携带标签的矿车在巷道内所处的位置及身份信息。这种通过使用读卡器识别标签的井下物料运输管理形式，可以完全取代人工，避免了人工识别可能带来的误识别、漏识别的情况发生，对于井下物料运输管理的自动化发展具有重要的意义，考虑到矿井的复杂环境，布置在井下的读卡器需满足矿用本安的要求。

现有的矿用阅读器功能相对单一，仅能对标签进行简单的读写操作，数据处理需要上传至服务器进行操作。当车场中停靠的矿车数量较多时，通过传统的读卡器对无源标签的读写操作不能够准确判断出目标矿车的大致位置，因此需要读卡器具备对多个天线信号实现进一步的信号数据分析的功能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种矿用本安型无源读卡装置，该装置能满足矿用本安的需求，具有快速的数据读取及处理能力，同时，能有效节省电能。

本实用新型提供了一种矿用本安型无源读卡装置，一种矿用本安型无源读卡装置，包括隔爆壳体和设置在隔爆壳体内部的读卡电路；所述隔爆壳体由隔爆箱和隔爆盖板组成，所述隔爆箱的顶板上开设有与隔爆盖板尺寸相适配的开口，所述隔爆盖板铰接的连接在隔爆箱上开口的一侧，用于打开或封闭隔爆箱上的开口；

所述隔爆箱的底板左端和右端均固定连接有多个读卡器固定架，所述读卡器固定架上开设有安装孔；

所述隔爆箱的右侧板外部固定连接有至少四个天线过线保护套，所述天线过线保护套通过对应开设在隔爆箱的右侧板上的过线孔A与隔爆箱的内腔连通；天线过线保护套内部的里端安装有天线接头；

所述隔爆箱的下侧板外部相间隔的固定连接有网线过线保护套和电源过线保护套；网线过线保护套通过对应开设在隔爆箱的下侧板上的过线孔B与隔爆箱的内腔连通；电源过线保护套通过对应开设在隔爆箱的下侧板上的过线孔C与隔爆箱的内腔连通；网线过线保护套和电源过线保护套的内部分别安装有网络通讯接口和电源接口；

所述读卡电路设置在隔爆壳体内的隔爆腔中，其包括本安电路板、交流转直流模块、射频模块、信号处理模块和通信模块；所述本安电路板安装在隔爆箱的底板上；所述交流转直流模块安装在隔爆箱的底板上，交流转直流模块的输入端与电源接口连接，其输出端与本安电路板连接，用于进行用电的供给；所述射频模块、信号处理模块和通信模块均安装在本安电路板上；射频模块通过本安电路板与天线接头连接；通信模块通过本安电路板与网络通讯接口；信号处理模块通过本安电路板分别与射频模块和通信模块连接；所述信号处理模块用于对接收到的射频信号进行分析处理，以实现对矿车上无源标签的识别，用于通过融合多个天线下的信号强度信息对某一区域内的标签进行定位。

进一步，为了降低能耗，信号处理模块通过功率自调节模块与射频模块连接，功率自调节模块用于根据天线覆盖的信号区域内是否存在无源标签来调节射频模块的发射功率。

进一步，为了方便操作人员巡检时查看读卡器的工作状态，所述隔爆盖板上开设有观察窗口，并于观察窗口中安装有透明的隔爆玻璃。

进一步，为了实现对连接线缆的压紧加固，还包括压紧螺套和两个压紧螺母，所述天线过线保护套的内部外端设置有内螺纹结构，所述压紧螺套呈圆筒形，其外部设置有内螺纹结构，并通过螺纹配合连接在天线过线保护套内部的外端；网线过线保护套和电源过线保护套的外部均开设有外螺纹结构，两个压紧螺母通过螺纹配合连接在网线过线保护套和电源过线保护套的外部。

进一步，为了满足隔爆要求的同时，还能有效避免元器件与巷道环境的接触；所述隔爆箱和隔爆盖板均采用1Cr17不锈钢制成。

进一步，为了方便手提，所述隔爆箱的上侧板外部固定连接有手提把手。

本实用新型中，通过隔爆壳体的设置可以将读卡器本体和外界环境隔离开来，从而起到保护读卡器中各个模块的作用；通过使射频模块、通信模块和信号处理模块均安装在本安电路板上，可以提高结构的紧凑性。通过带有安装孔的读卡器固定架的设置，能便于隔爆壳体与巷道的连接；本装置结构合理、安装方便、本安性能好，且能有效满足对井下无源标签的识别要求，从而能在实现井下本安读卡器对标签识别的有效性的同时，还能使该装置符合防爆要求，能够在各种有防爆要求的矿山井下使用，保证了井下工作的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电路原理框图。

图中：1、隔爆玻璃，2、隔爆盖板，3、保护底壳，4、手提把手，5、射频模块，6、天线过线保护套，7、压紧螺套，8、读卡器固定架，9、本安电路板，10、通信模块，11、压紧螺母，12、网线过线保护套，13、电源过线保护套，14、交流转直流模块，15、信号处理模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种矿用本安型无源读卡装置，包括隔爆壳体和设置在隔爆壳体内部的读卡电路；所述隔爆壳体由隔爆箱3和隔爆盖板2组成，所述隔爆箱3的顶板上开设有与隔爆盖板2尺寸相适配的开口，所述隔爆盖板2铰接的连接在隔爆箱3上开口的一侧，用于打开或封闭隔爆箱3上的开口；

所述隔爆箱3的底板左端和右端均固定连接有多个读卡器固定架8，所述读卡器固定架8上开设有安装孔；

所述隔爆箱3的右侧板外部固定连接有至少四个天线过线保护套6，所述天线过线保护套6通过对应开设在隔爆箱3的右侧板上的过线孔A与隔爆箱3的内腔连通；天线过线保护套6内部的里端安装有天线接头；

所述隔爆箱3的下侧板外部相间隔的固定连接有网线过线保护套12和电源过线保护套13；网线过线保护套12通过对应开设在隔爆箱3的下侧板上的过线孔B与隔爆箱3的内腔连通；电源过线保护套13通过对应开设在隔爆箱3的下侧板上的过线孔C与隔爆箱3的内腔连通；网线过线保护套12和电源过线保护套13的内部分别安装有网络通讯接口和电源接口；

所述读卡电路设置在隔爆壳体内的隔爆腔中，其包括本安电路板9、交流转直流模块14、射频模块5、信号处理模块15和通信模块10；所述本安电路板9安装在隔爆箱3的底板上；所述交流转直流模块14安装在隔爆箱3的底板上，交流转直流模块14的输入端与电源接口连接，其输出端与本安电路板9连接，用于进行用电的供给；所述射频模块5、信号处理模块15和通信模块10均安装在本安电路板9上；射频模块5通过本安电路板9与天线接头连接；通信模块10通过本安电路板9与网络通讯接口；信号处理模块15通过本安电路板9分别与射频模块5和通信模块10连接。所述信号处理模块用于对来自射频模块发送的信号进行处理；提取特征值，得到编码信息和传感信息；其中，信号处理模块15包括信号接收强度分析单元和数据融合功能单元，信号接收强度分析单元用于对接收到的标签信号的强度进行分析处理，所述信号处理模块用于对接收到的射频信号进行分析处理，以实现对矿车上无源标签的识别，用于根据能够读取到标签的天线位置信息来判断出矿车到达的位置；具体的，信号处理模块内部设置有接收信号强度分析模块，其通过天线读取标签的物理层信息，以此读取标签的信号强度信息，由于射频模块可以连接至少四根天线，所以信号处理模块可以通过融合多个天线下的信号强度信息对某一区域内的标签进行更精确的定位。

对于连接多个天线的读卡器，当车场中矿车数量较多时，又需要寻找指定矿车时，能方便的对读取到的多个标签信息进行信息的预处理，并且能通过融合来自多个天线的标签信号强度快速判断出物料小车的大致位置，有助于工作人员在车场中快速的寻找出目标矿车。这样，本装置除了具有常规的读卡器功能外，还可以具有对读取的标签信号进行预处理的功能。由于读取的标签信息可由读卡器进行一定的预处理，然后再通过通信模块经传输线缆上传至计算机通讯网络做相应的处理分析，减少了后续处理设备的计算量，并提高了处理效率。

为了方便操作人员巡检时查看读卡器的工作状态，所述隔爆盖板2上开设有观察窗口，并于观察窗口中安装有透明的隔爆玻璃1。

为了实现对连接线缆的压紧加固，还包括压紧螺套7和两个压紧螺母11，所述天线过线保护套6的内部外端设置有内螺纹结构，所述压紧螺套7呈圆筒形，其外部设置有内螺纹结构，并通过螺纹配合连接在天线过线保护套6内部的外端；网线过线保护套12和电源过线保护套13的外部均开设有外螺纹结构，两个压紧螺母11通过螺纹配合连接在网线过线保护套12和电源过线保护套13的外部。

为了满足隔爆要求的同时，还能有效避免元器件与巷道环境的接触；所述隔爆箱3和隔爆盖板2均采用1Cr17不锈钢制成。

为了方便手提，所述隔爆箱3的上侧板外部固定连接有手提把手4。

射频天线装置需要一直处在工作状态，必然会产生不必要的射频噪声，对信号数据传输处理造成一定干扰，也增加了读卡器的能耗，因此需要一种能够实现功耗自调节的矿用读卡装置来降低读卡器的能耗。作为一种优选，为了有效降低功耗，信号处理模块通过功率自调节模块与射频模块连接，功率自调节模块用于根据天线覆盖的信号区域内是否存在无源标签来调节射频模块的发射功率；

通过功率自调节模块的设置，这样，读卡器便含有了功率自调节功能，在井下工作时可以自动优化读卡器配置，可以使射频模块仅在一定范围内进行射频信号的覆盖，降低了读卡器感应到的射频噪音和干扰水平。使阅读器仅当标签在天线信号覆盖的区域内时才发送射频信号，进而开始工作并对标签进行识别，这消除了不必要的射频噪音，有效的降低了读卡器的使用功耗，使读卡器始终保持在最佳工作状态。具体的，当矿车不在天线覆盖的信号区域内时，控制射频模块始终以低功耗的工作模式进行磁场覆盖，仅当携带无源标签的矿车进入该信号区域时，受到激活的标签发出反向散射信号，功率自调节模块在接收到反射散射信号后控制射频模块以设定的工作发射功率工作，以在使读卡器进入工作模式，此时读卡器对标签进行读取操作。本安无源读卡器相较于其他读卡器，通过自调节模块不断优化功率配置的方式，有效地降低了使用功耗，使其始终保持最佳、最可靠的工作状态。该本安无源读卡器相较于其他读卡器，通过功率自调节模块不断优化功率配置的方式，有效地降低了使用功耗。

作为一种优选，为了提供多种不同的时钟频率；还包括时钟分频模块，时针分频模块与数据处理模块连接；

使用时：将天线线缆通过天线接口与本安电路板上与射频模块对应的接口连接，并通过压紧螺套进行锁紧加固，能实现天线与隔爆壳体的稳定可靠连接，同时，还能方便射频模块通过天线线缆与外部的高频天线连接。将电源线通过电源接口与交流转直流模块连接，并通过压紧螺母进行锁紧加固，能实现电源线缆与隔爆壳体的稳定可靠连接，同时，还能方便的进行用电的供应；将网线通过网络通讯接口与本安电路板上与通信模块对应的接口连接，并通过压紧螺母进行锁紧加固，能实现网线线缆与隔爆壳体的稳定可靠连接，同时，还能方便该装置与外部设备的交互通信；将读卡装置部署在巷道内，尤其是物料运输的重点环节上，可以方便的完成对井下物料小车上无源标签的识别，读卡器识别到的信息经网络通讯接口可与计算机网络交互，从而能方便实现对矿车物流运输过程的跟踪管理，提高矿山的信息化程度。

工作原理：矿用电源在经过交流转直流模块之后为读卡器供电。射频模块用于给高频天线发送射频信号，并接收和处理所述被检测矿车经过时返回的射频信号，然后传输给信号处理模块，信号处理模块用于对信号进行处理，提取出特征值，得到编码信息和传感信息，以确定射频识别标签，从而便捷的实现对物料小车上的无源标签进行读写操作；信号处理模块通过天线读取标签的物理层信息，以此读取标签的信号强度信息，由于射频模块可以连接至少四根天线，所以信号处理模块可以通过融合多个天线下的信号强度信息对某一区域内的标签进行更精确的定位。射频模块外接超高频天线，这样，在带有标签的小车进入天线覆盖的区域内时，即可与射频天线之间进行信号传输。所述通信模块用于建立阅读器和外界设备的交互通信。

Claims (6)

1.一种矿用本安型无源读卡装置，包括隔爆壳体和设置在隔爆壳体内部的读卡电路，其特征在于；所述隔爆壳体由隔爆箱(3)和隔爆盖板(2)组成，所述隔爆箱(3)的顶板上开设有与隔爆盖板(2)尺寸相适配的开口，所述隔爆盖板(2)铰接的连接在隔爆箱(3)上开口的一侧，用于打开或封闭隔爆箱(3)上的开口；

所述隔爆箱(3)的底板左端和右端均固定连接有多个读卡器固定架(8)，所述读卡器固定架(8)上开设有安装孔；所述隔爆箱(3)的右侧板外部固定连接有至少四个天线过线保护套(6)，所述天线过线保护套(6)通过对应开设在隔爆箱(3)的右侧板上的过线孔A与隔爆箱(3)的内腔连通；天线过线保护套(6)内部的里端安装有天线接头；

所述隔爆箱(3)的下侧板外部相间隔的固定连接有网线过线保护套(12)和电源过线保护套(13)；网线过线保护套(12)通过对应开设在隔爆箱(3)的下侧板上的过线孔B与隔爆箱(3)的内腔连通；电源过线保护套(13)通过对应开设在隔爆箱(3)的下侧板上的过线孔C与隔爆箱(3)的内腔连通；网线过线保护套(12)和电源过线保护套(13)的内部分别安装有网络通讯接口和电源接口；

所述读卡电路设置在隔爆壳体内的隔爆腔中，其包括本安电路板(9)、交流转直流模块(14)、射频模块(5)、信号处理模块(15)和通信模块(10)；所述本安电路板(9)安装在隔爆箱(3)的底板上；所述交流转直流模块(14)安装在隔爆箱(3)的底板上，交流转直流模块(14)的输入端与电源接口连接，其输出端与本安电路板(9)连接，用于进行用电的供给；所述射频模块(5)、信号处理模块(15)和通信模块(10)均安装在本安电路板(9)上；射频模块(5)通过本安电路板(9)与天线接头连接；通信模块(10)通过本安电路板(9)与网络通讯接口；信号处理模块(15)通过本安电路板(9)分别与射频模块(5)和通信模块(10)连接；

所述信号处理模块用于对接收到的射频信号进行分析处理，以实现对矿车上无源标签的识别，用于通过融合多个天线下的信号强度信息对某一区域内的标签进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种矿用本安型无源读卡装置，其特征在于，信号处理模块(15)通过功率自调节模块与射频模块(5)连接，功率自调节模块用于根据天线覆盖的信号区域内是否存在无源标签来调节射频模块(5)的发射功率。

3.根据权利要求1或2所述的一种矿用本安型无源读卡装置，其特征在于，所述隔爆盖板(2)上开设有观察窗口，并于观察窗口中安装有透明的隔爆玻璃(1)。

4.根据权利要求3所述的一种矿用本安型无源读卡装置，其特征在于，所述隔爆箱(3)和隔爆盖板(2)均采用1Cr17不锈钢制成。

5.根据权利要求4所述的一种矿用本安型无源读卡装置，其特征在于，还包括压紧螺套(7)和两个压紧螺母(11)，所述天线过线保护套(6)的内部外端设置有内螺纹结构，所述压紧螺套(7)呈圆筒形，其外部设置有内螺纹结构，并通过螺纹配合连接在天线过线保护套(6)内部的外端；网线过线保护套(12)和电源过线保护套(13)的外部均开设有外螺纹结构，两个压紧螺母(11)通过螺纹配合连接在网线过线保护套(12)和电源过线保护套(13)的外部。

6.根据权利要求5所述的一种矿用本安型无源读卡装置，其特征在于，所述隔爆箱(3)的上侧板外部固定连接有手提把手(4)。

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