智能标识卡在井矿人员定位系统中的应用.docx
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1、智能标识卡在井矿人员定位系统中的应用近年来,我国煤矿行业事故频发,给国家和人民带来了沉重的灾难。如何加强安全生产和监督工作力度、事故后如何提高搜救工作效率已成为社会关心的热点问题。本文紧密结合煤炭工业的实际需要,设计出一种智能标识卡,将射频识别技术、网络通信技术和自动传感技术有机结合,解决了矿井下的设备安全运行、数据的远距离传输、信号转换和信息处理等方面的技术难题,为矿井人员监测、控制和跟踪管理、抢险救灾、安全救护的高效运作等方面提供了有效的科技支撑。1设备的配置智能标识卡与基站之间的通信是借助射频识别技术(如图1)进行的。射频识别技术是一种利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接
2、触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术1。标识卡与基站之间不存在机械运动机构和电触点,操作便利快捷、可靠性高、寿命长、抗干扰性强。1.1智能标识卡的设计在矿井人员定位系统中,对标识卡的设计分为:处理器模块、液晶显示模块、键盘操作模块、无线发射模块和传感器模块。在这几大模块的基础上还可以设计实现自动报警功能。智能标识卡总体设计如图2。620)this.style.width=620;border=01.2射频芯片的选择煤矿井下人员定位的无线通信频率通常使用我国的免费频段433MHz和2.4GHz,可选用的芯片有CHIPCON公司的CC1100、CC2510,Nordic公司的nRF905
3、(nRF9E5)、nRF2401(nRF24E1)。其中CC1100和nRF905一般选择433MHz频段,而CC2510和nRF2401一般选择2.4GHz频段。CHIPCON公司的芯片采用的是一般射频技术,不能跳频,为了能够尽可能地提高抗干扰能力,本文选择了Nordic公司具有跳频功能的芯片。nRF9E5(nRF24E1)是集成C51单片机和nRF905(nRF2401)的片上系统2,其功能和nRF905(nRF2401)一样,但做实验一般不用nRF9E5(nRF24E1),因为它需要专门的程序下载器,使用不方便。433MHz频段的射频在矿井中具有较强的穿透能力,其传输效果要比在2.4GH
4、z频段时好3。然而,传输性能好,其带宽就会相对降低。通常,nRF905的传输速率可达100kb/s,如果不传输视频和语音,nRF905是较理想的选择,因此本文采用了nRF905芯片。1.3nRF905芯片nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的单片射频收发器,工作电压为1.9V3.6V,32引脚QFN封装(5mm5mm),工作于433/868/915MHz3个ISM(工业、科学和医学)频道。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成,不需外加声表滤波器、自动处理字头和CRC(循环冗余码校验),使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便。此外,其功耗非常低,
5、内建空闲模式与关机模式,易于实现节能。nRF905提供了强大的跳频机制以及大量的频道支持,而且即使采用无增益的PCB天线,其传输距离也可达200m。如果需要传输更远距离,可以采用带增益的天线,传输距离即可扩大到1km以上。1.4电路设计根据MCU的特点和nRF905接口设计要求,MCU的P0.23、P0.22分别和nRF905的TRX_CE、TX_EN连接实现对nRF905的工作模式控制。P0.24接nRF905的CD,由此判断nRF905是否检测到载波;P0.25接nRF905的AM端,由此判断发送方的发送目的地址是否与本机地址相同;MCU的外部中断0接nRF905的DR端,由此判断收发数据
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- 智能 标识 人员 定位 系统 中的 应用
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