井下人員定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種井下人員定位系統。
【背景技術】
[0002]礦井人員管理系統是一種能夠及時、準確的將井下各個區域人員及設備的動態情況反映到地面計算機系統，使管理人員能夠隨時掌握井下人員、系統設備的分布狀況和每個礦工的運動軌跡，以便于進行更加合理的調度管理。當事故發生時，井下人員可以利用隨身攜帶的識別卡向地面人員呼救，救援人員也可根據礦井人員管理系統所提供的數據、圖形，迅速了解有關人員的位置情況，及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。
[0003]礦井人員管理系統一般采用在井下不同位置設置人員定位分站，每臺分站均連接無線射頻讀卡器，通過無線射頻讀卡器讀取接收人員識別卡上的信息，并將其存儲在讀卡器內的存儲器內，然后其信息通過分站上傳到地面工控機的數據庫內，以實現實時監控人員動態的目的。
[0004]目前礦井人員管理系統分站采用的人員定位分站最多可以同時連接8臺本安型無線射頻讀卡器，每臺讀卡器與分站之間通過一根四芯線纜相連，兩芯用作電源，兩芯用作信號傳輸，線纜利用率較低，且成本較高。
【發明內容】
[0005]本實用新型提供一種井下人員定位系統，主要解決了現有井下人員定位分站與多臺無線射頻讀卡器進行連接時，每個無線射頻讀卡器需要一根四芯電纜，導致線纜利用率較低，且成本較高的問題。
[0006]本實用新型的具體技術解決方案如下:
[0007]該井下人員定位系統包括分站主板和設置在分站主板上的至少一個收發芯片，其特征在于:所述一個收發芯片包括兩組用于和兩個讀卡器連接的端口組，每組端口組均由第一電源接口、第二電源接口、第一傳輸接口和第二傳輸接口組成，兩組端口組的相同接口串聯后依次與讀卡器的對應接口連接，距離較遠的讀卡器與分站主板之間的距離< 2km，兩個讀卡器之間的距離彡100m。
[0008]上述收發芯片為四個。
[0009]本實用新型的優點在于:
[0010]應用該井下人員定位系統可以在滿足系統功能要求的前提下節省一倍的電纜敷設，按照讀卡器最遠的布設位置計算，同時布設兩臺讀卡器就可以節省2000米電纜，經濟效益可觀，為企業減少了不少開支。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合具體實施例進行詳述:
[0013]某煤礦井下人員定位系統井下使用的分站型號為KJ139-F型，讀卡器與分站之間通過一根四芯電纜相連接，原來的連接方式是每臺讀卡器都需要敷設一根四芯電纜與分站相連，也就是說，采用現有技術，分站主板與八個讀卡器連接時需要八根四芯電纜。經技術人研究，采用本實用新型技術方案實現了用一根四芯電纜接兩個讀卡器，分站主板與八個讀卡器連接時只需四根四芯電纜。既節約了電纜，又節省了安裝工時，成效顯著。
[0014]分站主板與八個讀卡器連接時只需四根四芯電纜的具體事例是:
[0015]該井下人員定位系統包括多個分站主板，多個分站均與地面工控機連接，每個分站主板上均設置有四個收發芯片(max3085芯片)和八組端口組，一組端口用于和一個讀卡器連接，也就是說，一個收發芯片控制兩個讀卡器，一個分站主板連接八個讀卡器，讀卡器設置在井下不同位置處。
[0016]各讀卡器均包括第一電源端口、第二電源端口、第一信號傳輸端口和第二信號傳輸端口，各讀卡器均包括第三電源端口、第四電源端口、第三信號傳輸端口和第四信號傳輸端口。
[0017]一個收發芯片(max3085芯片)、兩個讀卡器、兩個接口組組成一組，共四組。一個收發芯片控制兩個讀卡器的通信。
[0018]每組內的兩個第一電源接口串聯并通過RS485總線依次與兩個讀卡器的第三電源接口連接，每組內的兩個第二電源接口串聯并通過RS485總線依次與兩個讀卡器的第四電源接口連接，每組內的兩個第一信號傳輸接口串聯并通過RS485總線依次與兩個讀卡器的第三信號傳輸接口連接，每組內的兩個第二電源接口串聯并通過RS485總線依次與兩個個讀卡器的第四電源接口連接。
[0019]讀卡器是礦用人員管理系統工作的基礎，當讀卡器接收到識別卡發來的自身特征的編碼信號，經過處理后轉發給分站，再由分站傳送到地面計算機進行及時的數據處理。
[0020]讀卡器與讀卡分站之間用四芯電纜相連接傳輸，傳輸方式為主從式異步半雙工，傳輸速率為4800bps。每臺讀卡器都設定有不同的地址編碼，理論上就可以利用一趟信號線來同時連接多個讀卡器到分站。
[0021]選擇RS485總線的原因:在工業控制場合，RS485總線因其接口簡單，組網方便，傳輸距離遠等特點而得到廣泛應用。RS485接口為半雙工數據通訊模式，數據的收發不能同時進行，為了保證數據收發的不沖突，硬件上是通過方向切換來實現的，相應也要求軟件上必須將收發的過程嚴格地分開。
[0022]RS485接口組成的半雙工網絡，一般是兩線制，多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網絡中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。
[0023]雖然這種方式連接簡單，在許多場合是能正常工作的，但是若不考慮讀卡器與分站之間的距離，以及兩個受控于同一收發芯片的讀卡器之間的距離，也會存在以下問題:
[0024](I)共模干擾問題:RS485接口采用差分方式傳輸信號，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了讀卡器有一定的共模電壓范圍，RS485讀卡器共模電壓范圍為-7?+12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作。當網絡線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。
[0025](2)EMI (電磁兼容性)問題:發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道(信號地)，信號中的共模部分就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。
[0026]經過實際測試，當用一根四芯電纜同時接兩臺讀卡器時，只要最遠處的讀卡器距離分站不超過2km，并且兩個讀卡器的間距不超過100m，讀卡器與分站之間的通訊就能滿足要求，且運行穩定。
[0027]該井下人員定位系統在涼該煤礦應用后，顯著減少了施工的工程量，降低了勞動強度，節省了大量線纜，當讀卡器連接線路出現問題時便于故障點排查，目前在該煤礦4 2煤層及3 1煤層新裝采掘工作面巷道讀卡器的安裝均采用該技術，運行狀態良好。
【主權項】
1.一種井下人員定位系統，包括分站主板和設置在分站主板上的至少一個收發芯片，其特征在于:所述一個收發芯片包括兩組用于和兩個讀卡器連接的端口組，每組端口組均由第一電源接口、第二電源接口、第一傳輸接口和第二傳輸接口組成，兩組端口組的相同接口串聯后依次與讀卡器的對應接口連接，距離較遠的讀卡器與分站主板之間的距離彡2km，兩個讀卡器之間的距離彡100m。2.根據權利要求1所述的井下人員定位系統，其特征在于:所述收發芯片為四個。
【專利摘要】本實用新型提供一種井下人員定位系統，包括分站主板和設置在分站主板上的至少一個收發芯片，一個收發芯片包括兩組用于和兩個讀卡器連接的端口組，每組端口組均由第一電源接口、第二電源接口、第一傳輸接口和第二傳輸接口組成，兩組端口組的相同接口串聯后依次與讀卡器的對應接口連接，距離較遠的讀卡器與分站主板之間的距離≤2km，兩個讀卡器之間的距離≤100m。該應用該井下人員定位系統可以在滿足系統功能要求的前提下節省一倍的電纜敷設，按照讀卡器最遠的布設位置計算，同時布設兩臺讀卡器就可以節省2000米電纜，經濟效益可觀，為企業減少了不少開支。
【IPC分類】H04W4/02, H04L29/08, E21F17/18
【公開號】CN204887014
【申請號】CN201520479986
【發明人】張磊, 張奇功, 張海軍, 劉國慶, 王磊, 趙文
【申請人】陜西匯森煤業開發有限責任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月6日