一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置的製作方法

2023-09-11 11:00:10

專利名稱：一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦井信號數據傳輸裝置，具體涉及一種對井下人員設備 所攜帶的身份卡進行識別，並利用電力線載波和無線自組網的定位數據傳輸的裝置。
背景技術：
目前對井下礦人員設備定位，最廣泛應用的就是在井下安裝一種識別器，只 完成了井下人員設備的定位。其實現方式是在井下需要定位的巷道和作業面安裝 識別器，然後通過鋪設光纖或通信電纜將識別器的定位數據傳輸到地面控制中 心。
但是這種方式只能適用於沒有任何安全事故的井下礦，一旦由於意外井下傳 輸線纜中斷，則整個井下礦人員設備定位系統立即癱瘓，由於局部出現線路故障 而導致整個系統癱瘓，地面無法獲知井下動態。
這種方式自身不能提供照明和照明控制，井下局部區域是否需要啟動或關閉 照明燈不得而知，若需要井下照明，還需要另外裝置照明系統。 '
這種方式還需要鋪設通訊傳輸線纜，若井下礦是煤礦，則需要所有鋪設線纜 防爆，而且鋪設施工難度較大。
而無論國內外沒有文獻介紹有利用一個儀器實現了井下人員設備定位識別、 無線自組網數據傳輸結合電力線載波數據傳輸的雙數據傳輸保障、井下照明及其 照明控制。
另外這種方式實施複雜，工期較長，造價昂貴，單純用來人員設備定位沒有 充分發揮實用價值。 發明內容
針對目前並下礦人員設備定位方法和設備存在的問題，本實用新型提出一種 易於實施、造價低的井下礦照明、人員設備定位識別的儀器裝置。
解決上述技術問題所採用的具體技術方案是 一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置，其特徵在於在無線識別器(5)控制電路板(8)上聯接無 線識別一通訊控制模塊(9)和電力載波模塊00)，控制電路板(8)聯接電源 (12)接口，控制電路板(8)上裝有照明控制開關(13)和礦燈(11)。
無線識別器的電路聯接關係是無線識別模塊一通訊模塊(9)中JP1的1、
3引腳分別聯接控制電路板(8)中J5的2、 3引腳，電力載波模塊中TXD， RXD 聯接控制電路板(8)中的J7的2、 3引腳。 本實用新型的有益效果.-
為下井的所有人員和設備佩帶一個無線身份卡，當下井人員進入井下以後， 只要通過或接近放置在巷道內的任何一個無線識別器，無線識別傳感器便會馬上 感應到信號，這樣照明控制器會立即接通照明電路，為井下該無線識別器區域提 供照明，並將信號通過可靠雙通道數據傳輸方法上傳到地面控制中心主機，這樣 地面控制中心主機的軟體就可判斷出具體信息(如是誰，在哪個位置，具體時 間等)，同時通過GIS系統可把它顯示在控制中心的大屏幕和電腦顯示屏上，並 做好數據備份存貯。當所有人員設備都不在無線識別器範圍內，即無線識別器沒 有識別到任何無線身份卡，則照明控制器會立即斷開照明電路，關閉照明系統。
由於無線識別器具有無線自組網的功能，因此一個或幾個無線識別器出現意 外而不能工作，不會影響其它無線識別器工作，故整個系統不會由於局部無線識 別器不能工作而導致整個系統癱瘓。
由於無線識別器具有通過電力線載波通訊和無線通訊功能，因此只要該兩種 通訊方式只要有一種處於良好狀態，就能夠和地面控制系統進行數據傳輸。並且 井下無須鋪設任何通訊線纜，只要井下有電力系統即可，現實情況是所有井下都 有電力供給系統。這樣會使得井下礦人員設備定位系統的造價成本大大降低，免 去了通訊線纜的施工，縮短了工期，大大降低了系統施工難度。
由於該無線識別器本身具有照明和照明控制器，當無人員設備在該無線識別 器範圍內時，會自動關閉照明，從而大大節省了能源，無論有人沒人而不會一直 接通照明，造成巨大浪費。

圖I是本實用新型的整體裝置結構示意圖； 圖2是圖1中無線識別器結構示意框圖
4圖3是圖2中控制電路板的電路原理圖 圖4是圖2中電力載波模塊的電路原理圖 圖5是無線識別模塊和通訊模塊的原理圖
圖中l地面監控中心主機，2乙太網，3數據伺服器，4通訊控制器，5無 線識別器，6無線身份卡，7掛鈎，8控制電路板，9無線識別一通訊控制模塊， IO電力載波模塊，ll礦燈，12電源，13照明控制開關。
具體實施方式

結合附圖具體說明本裝置的結構和使用方法。
一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置，如圖2所示，在無線識別 器5的控制電路板8上聯接無線識別一通訊控制模塊9和電力載波模塊10，控 制電路板8聯接電源12接口，控制電路板8上裝有照明控制開關，13和礦燈11。
無線識別器的電路聯接關係是 圖5無線識別模i央一通訊模塊中JP1的1、 3引腳分別連接圖3控制電路板8中 J5的2、 3引腳，圖4電力載波模塊中TXD， RXD接圖3控制電路板8中的J7 的2、 3引腳。
具體實施時是由地面監控中心裝置和井下無線識別裝置組成。地面監控中心 按常規監控通訊裝置設置，如圖1所示井下需要進行人員設備跟蹤的區域和巷 道中根據現場具體需要安置一定數量的無線識別裝置5作為無線識別和路由節 點，通常情況下一個地點只需要放置一臺即可跟蹤此地點作業人員設備情況，
井下作業的人員設備攜帶無線身份卡6。無線識別裝置具有無線自組網通訊 路由功能和通過電力線載波進行數據傳輸的功能，通過無線網絡和通訊電纜將識 別到的身份卡等相關數據傳輸到地面監控中心，將井下數據通過跳轉的方式和電 力線載波的傳輸方式傳輸到地面控制中心，同時利用井下已有的供電系統與無線 識別傳感器連接提供工作電源和電力線載波數據傳輸載體。這樣就完成了一個由 地面控制中心計算機通過無線網絡和通訊電纜連接井下無線識別傳感器的可靠 雙通道數據傳輸方法。
地面監控中心通訊控制器4和數據伺服器3通過通訊線纜連接，通訊控制 器4將數據存儲到數據伺服器3中，地面監控中心主機1與數據伺服器3通過以 太網2相連接，地面監控中心主機1通過乙太網2訪問數據伺服器3對井下所有身份卡6進行實時監控。
井下設置在井下穩固安全的區域以頂掛式或壁掛式置有一個主無線識別裝
置5，主無線識別裝置5以電力線纜或無線通訊與地面上的通訊控制器4相聯接， 在巷道內需要定位的位置，安裝多個分支無線識別裝置51、 52，對井下的每位 人員和需要檢測的設備佩帶無線身份卡6，識別身份卡的無線識別傳感器選用 IEEE802.15.4標準的ZigBee模塊，ZigBee技術是基於正EE802.15.4標準的高可 靠性,低成本和低功耗特性的無線技術。無線身份卡6時刻主動向外發射無線信 號，無線識別一通訊控制模塊9能夠接收到無線身份卡6的無線信號並將無線身 份卡6的卡號保存在無線識別一通訊控制模塊9通過無線跳轉的方式將數據發送 到通訊控制器4中，同時電力載波模塊10通過電力線纜將無線識別一通訊控制 模塊9中的數據發送到通訊控制器4中，電力載波模塊選用抗噪聲幹擾能力強， 傳輸距離遠及可靠性高的符合工業標準的，通訊速率可供選擇的模塊。
通過無線與電力線兩種並行的通訊方式進行數據傳輸，不僅保障了數據傳輸 的可靠性，而且免去了從地面到井下鋪設通訊線纜。
無線識別及存儲器晶片模塊8是實時識別並進行存儲刷新的，當無線識別一 通訊控制模塊9中有存儲信息時，照明控制開關13會自動接通電源12與井下礦 用礦燈11的供電，從而井下礦用礦燈14將會亮起來提供照明。礦燈選用100W 要有抗震動保護罩，位於整個無線識別器下端。 一旦所有身份卡6都不在無線識 別 一 通訊控制模塊9範圍內時，即無線識別_通訊控制模塊9中沒有存儲信息時， 照明控制開關13會自動斷開與電源12與井下礦用礦燈11的供電，從而井下礦 用礦燈11將會熄滅。從而無人員設備在無線識別器5範圍內時會自^」關閉照明 系統，將會大大節省電能。
權利要求1、一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置，其特徵在於在無線識別器(5)控制電路板(8)上聯接無線識別-通訊控制模塊(9)和電力載波模塊(10)，控制電路板(8)聯接電源(12)接口，控制電路板(8)上裝有照明控制開關(13)和礦燈(11)。
2、根據權利要求1 一種並下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置，其特 徵在於無線識別器的電路聯接關係是無線識別模塊一通訊模塊(9)中JP1的1、 3引腳分別聯接控制電路板(8)中J5的2、 3引腳，電力載波模塊中TXD， RXD聯接控制電路板(8)中的J7的2、 3引腳。
專利摘要一種井下礦人員設備定位數據傳輸無線識別裝置，在控制電路板上聯接無線識別—通訊控制模塊和電力載波模塊，並裝有照明控制開關和礦燈。無線識別裝置用電力線纜或無線通訊與地面監控中心的通訊控制器相聯接，無線身份卡以無線通訊與無線識別裝置相聯接。由於無線識別裝置具有無線自組網的功能，因此個別無線識別裝置出現意外不能工作，不影響其它無線識別裝置工作，故不會導致整個系統癱瘓。無線識別裝置具有通過電力線載波通訊和無線通訊功能，井下無須鋪設通訊線纜，縮短工期，降低施工難度，成本大大降低。由於該無線識別裝置本身具有照明和照明控制器，當無人員設備在該無線識別裝置範圍內時，會自動關閉照明，從而大大節省了能源。
文檔編號G01S13/74GK201321870SQ200820219808
公開日2009年10月7日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者何文超, 吳耀昕, 微 常, 張智鵬, 張海波, 李振宇, 楊興海, 樵永鋒, 石國鋒, 鄭學明 申請人:丹東東方測控技術有限公司