3　煤矿井下人员定位系统设计

    3、1　定位系统基本构成

    系统由井上与井下两部分设备组成。井上设备主要由监控中心(包括服务器)及共享网络终端等组成；井下设备以CAN总线作为主传输途径，开发相应的煤矿井下人员监控节点，配合天线、电子标签、传输介质、中继器R等与监控中心挂接，从而实现井下作业人员的定位和安全管理。

    3、2　定位系统工作原理

    定位系统主要实现井下人员及设备安全监测工作。在坑道、作业面的交叉道口安装监控节点，入井工作人员按照要求佩戴安装电子标签的腰带，或佩戴装有电子标签的安全帽。RFID读写器通过固定频率的射频载波向电子标签传送信号，电子标签(工作人员随身佩戴)进入读写器的天线工作区域后被激活，并将载有个人信息的射频信号经卡内收发模块发射出去；读写器天线接收到电子标签发来的射频信号，经过处理后，提取出个人信息，通过现场总线送至井上监控中心，记录井下工作人员经过地点、时间、活动轨迹等实时信息，还可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。

    3、3　定位系统核心部件—RFID监控节点

    (1)RFID监控节点硬件设计。监控节点由读写器、微控制器(MCU)、CAN节点组成。设计中读写器使用的射频芯片是RI-STU-650A，它具有抗干扰能力强、通信速率高、功耗低、性能稳定等优点。考虑到成本等方面的问题，设计时RFID采用的工作频率为915MHz，经过试验测试，证明在传输距离及数据可靠性等方面，可以达到本系统的功能要求。读写器与微控制器89C51间利用SPI串行接口进行通信。CAN节点由三部分所构成：独立CAN控制器SJA1000、CAN驱动器82C250和高速光电耦合器6N137。为了增强CAN节点的抗干扰能力，SJA1000并不是直接与82C250相连，而是通过高速光耦6N137与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。

    (2)RFID监控节点软件设计。监控节点单片机软件设计是使用C51和汇编语言混合编程，包括复位模块、防冲突模块、读写模块、通信模块。当Tag被验证为合法时，读写器才正式读/写Tag数据，经过信息处理之后，由CAN总线上传到地面监控心。当Tag被验证为非法时，读写器转到直接复位应答状态，等待下次读写操作开始。

    3、4　系统实现的主要功能

    (1)考勤管理功能。通过操作平台专用管理软件对下井人员进行下井次数、井下停留时间等信息分类统计，便于考核，实现工作人员的考勤统计管理功能和有关报表的打印。

    (2)安全保障功能。系统根据数据库中储存下来的历史数据信息，可迅速知道井下人员及重要设备的分布情况，一旦出现矿井灾难，可对现场被困人员进行定位和搜寻，便于有效救护。

    (3)生产调度功能。通过调用数据库中的数据，可以查询井下人员分布情况并根据需要迅速进行人员调配，实现井下有限资源的优化配置，达到事半功倍的效果。

    4　总结

    煤矿安全是煤矿生产永恒的主题，人员监控与定位是实现煤矿安全生产的重要保证之一。为此本文对煤矿人员考勤管理系统进行了调研与分析，对当前的定位技术进行了研究，提出了一种以RFID为核心，以CAN-bus通信网络为纽带的煤矿井下人员定位系统。经过试验验证，达到了预期的目的，该系统极大地满足了实时掌握煤矿入井人员的动态分布及安全管理的需要，可实现考勤管理功能及快速指导矿井突发性事故的救护工作。