[发明专利]基于RFID的煤矿监控系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，尤其涉及一种基于RFID的煤矿监控系统。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别，俗称电子标签。近年来，随着高瓦斯矿井的数量不断增加，因瓦斯爆炸所产生的矿难也相对增加。除此之外，还有灰尘爆炸、瓦斯突出、透水事故、矿井失火等矿难。然而，据分析，每次矿难造成的伤亡原因是地面不能和矿井里的员工及时联系。因此，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可实时定位、漏读率低、安全性高、对环境要求低的基于RFID的煤矿监控系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括RFID卡，RFID读卡器，其结构要点RFID读卡器通过CAN总线与上位机相连；所述RFID读卡器包括无线射频模块、CPU、CAN收发模块。

作为一种优选方案，本发明所述无线射频模块采用nRF24L01芯片。

作为另一种优选方案，本发明所述CPU采用AM9处理器。

本发明有益效果

本发明由无线射频模块(RFID)、主控芯片(ARM9)和任务的实时性的划分组成，系统通过RFID卡通过RFID读卡器读取数据到上位机，上位机通过RFID读卡器的位置以获取持卡人的位置，该系统能随时对矿井里的工作人员进行有效的实时定位。以确保井下人员生命安全，除此之外，该系统采有源DFID，漏读率低，且主控芯片采用ARM9芯片，WinCE.NET为软件载体.与传统监控分站相比，该设计具有面向对象、多线程特性，系统功能较为丰富，实时性和数据处理能力有所提高。RFID应用到煤矿中可以有效实时地对人员进行跟踪定位，并且可以对人员进行考勤，提高企业的管理水平。而且RFID具有非常明显的优势。首先，它的读取非常方便快捷，数据读取不需要光源，有效识别的距离非常大，通常可以达到30m以上。其次，RFID标签的数据可以更改，此外，RFID还具有使用寿命长、安全性高、对环境要求低等优点。

附图说明

图1是本发明RFID读卡器原理框图；

图2是本发明无线射频模块电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括RFID卡，RFID读卡器，RFID读卡器通过CAN总线与上位机相连；所述RFID读卡器包括无线射频模块、CPU、CAN收发模块。

所述无线射频模块采用nRF24L01芯片。

所述CPU采用AM9处理器。ARM9处理器AT91RM9200，AT91RM9200基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM9TDMI-STM CPU，选用一片容量为16M，16位位宽的FLASH存储器AM29LV160D，作为掉电时的存储设备，可以保存分站的配置信息，比如分站号，分站类型，初始通道类型，不同类型传感器的控制参数，以及部分重要命令和数据；由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器以及其它各种类型的应用。RFID人员定位与跟踪的原理是RFID读卡器(位置固定)读到RFID卡的数据，并把数据传送到上位机上位机根据RFID卡的数据查找持该卡人的信息和读卡器所在的位置，就可以实现对人员的定位与跟踪。由于煤矿巷道很多，采用CAN非常适合，而且它们之间可以实现双向通信，上位机可以控制阅读器，阅读器可以向RFID卡发送紧急警报指令。矿工发现事故可以通过RFID卡上的报警按钮发送警报和求救信号。RFID读卡器设计主要采用ARM9芯片和无线收发模块读取RFID的数据，并把相关数据通过CAN传到上位机。原理如图1所示。

无线射频模块使用Nordic公司的nRF24L01芯片，nRF24L01是一款工作2.4～2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片，无线收发器包括：频率发生器增强型ShockBurstTM、ShockBurstTM模式控制器、率放大器、体振荡器、制器解调器，出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行。其电路图2所示。

监控分站的部分任务，如以太网通信、RS485通信、CAN通信以及实时数据处理任务，都需要较高的实时性。而在前面的这些实时任务中，又可以分为两种，一种是要求较高的硬实时性的通信任务，他们需要监控分站的硬件进行及时响应。另一种是不涉及硬件操作的实时任务，如实时数据处理任务。对此，首先应当确保系统的硬实时性。以CAN通信任务为例，在硬件设计时即采用中断的方式连接CAN控制器和ARM9。之后，将CAN控制器的中断事件在WinCE.NET中进行静态注册。当外部中断发生时，WinCE.NET以自定义事件发生的方式，向CAN的中断服务线程(ISR)发送消息，使系统跳转到该线程立刻处理。并且，中断服务线程必须小而快速，在进行必要的硬件操作后，将获得的数据存放到公共存储区，之后退出挂起该中断线程，以确保系统可以响应其他操作。