引言

煤礦井下通風是是關系到安全生產的重要環節。風門是煤礦井下控制通風的主要設備之一，起到對整個礦井通風系統風量的調節與穩流的作用，它的好壞直接關系到煤礦井下通風問題，關系到井下礦工的生命安全。目前在井下運輸巷道使用的風門多為碰撞式風門，人行巷道使用的風門多為人工推開式風門。從現場來看。這種方式易造成風門損壞，風門開關不方便、安全系數小，還可能產生漏風現象，造成通風系統紊亂，使工作面風流短路、供風不足，不能及時稀釋各種有毒有害氣體和粉塵的濃度，將釀成不堪設想的后果。

從以上可以看出，風門的安裝位置、大小、形狀固然重要，但風門的開與關是否方便、及時、可靠更為重要 當礦工拿著工具與材料通過風門時，車輛通過風門時，如果風門能自動打開并及時關閉，那對提高工作效率、減輕工人勞動強度。保證安全生產，是非常重要的。因此，一種能自動識別人員與車輛的到來，并自動開閉風門的開門系統是尤為重要 本文就是根據這種需要，設計了一種基于RFID射頻技術的煤礦井下風門自動開門系統。

1 RFID技術

RFID技術是無線射頻識別技術的英文簡稱，是一種非接觸式自動識別技術，它是由讀寫器、電子標簽兩部分組成。讀寫器由接口模塊、控制模塊、讀寫模塊及天線組成。電子標簽由收發模塊、控制模塊、存儲器、天線等組成，電子標簽又分為自帶電源的有源電子標簽和由讀寫器提供電源的無源電子標簽。

根據RFID發射頻率不同，RFID發射頻率可分為低頻、高頻、超高頻、微波等4種頻段。低頻發射頻段為125 135 kHz。讀取距離為1．2 m：高頻發射距離為13，56 kHz，讀取距離為1．2 m；超高頻發射頻段為868～915 kHz，讀取距離為4 m：微波發射距離為2．45～5．8 GHz，讀取距離為15 m。

2 系統組成及硬件設計

風門在井下巷道每個安裝點一般是成對安裝，在功能上又分為行人風門和車輛風門 在過去一般是用人工推門或用車輛碰門把風門打開，這樣開門既不方便，又有安全隱患，還易把風門損壞。為此，提出了井下風門自動開門系統，該系統主要由讀寫器、電子標簽、控制計算機組成。讀寫器安裝在風門旁邊，電子標簽安裝在礦工安全帽上或車輛車體上，控制計算機安裝在井下控制室內。

（1）讀寫器讀寫器安裝在風門旁邊，與風門開門系統相連接。風門上讀寫器不斷地將加密數據載波信號經發射天線向外發送，用來激活進入該區域的無源電子標簽。當電子標簽進入閱讀器的讀出范圍之內時，電子標簽便從閱讀器發出的射頻能量中提取其工作所需的電源。并把礦工或車輛的信息發回給讀寫器 同時讀寫器再把接收來的礦工或車輛的信息通過總線傳給監控計算機。

（2）電子標簽 電子標簽安裝在礦工安全帽上或車輛車體上，電子標簽帶有車輛或礦工的身份信息，電子標簽為無源標簽，它的能量從讀寫器中獲得。電子標簽接收讀寫器能量后可向讀寫器發送信息，也可接收讀寫器的信息。其發射頻率為13．56 MHz。

（3）監控計算機 監控計算機由總線、傳輸適配器、計算機等組成。總線連接各讀寫器與傳輸適配器，傳輸適配器為數據傳輸接口，帶有RS232／RS485接口，計算機起著控制讀寫器及電子標簽的作用 各讀寫器通過電纜總線組網與傳輸適配器連接，傳輸適配器與監控計算機連接。計算機通過對讀寫器傳送來的信號進行分析，識別出車輛或礦工通過電子標簽發出的信息，計算機再發令通知讀寫器去打開風門或關閉風門。

3 工作原理

首先在井下各個風門旁邊安裝帶有讀寫器的風門自動開門系統，并且將讀寫器通過總線電纜、傳輸適配器與監控計算機聯網，將需要通過風門的礦工與車輛上安裝電子標簽，電子標簽內帶有各種信息，這樣便組成了一個完整的自動開門系統。當帶有電子標簽的礦工或車輛通過裝有自動開門系統的風門時，電子標簽就會自動從風門自動開門系統中的讀寫器獲取能量，并把自己的信息傳給開門系統的讀寫器 讀寫器把接受到的礦工或車輛的信息通過總線立即上傳到監控計算機上，計算機通過驗證，認為該信息符合開門要求，計算機便把開門的信息通過總線傳給自動開門系統中的讀寫器，讀寫器接受到該信息后，立刻通知自動開門系統，自動開門系統便把風門打開，直至開門信號消失，風門便被關閉。如果礦工或車輛所攜帶的電子標簽信息無效，風門便不能被打開，同時該信息也會被傳輸到井下控制計算機上，并通知人工處理。

4 軟件設計

本系統軟件編程語言使用匯編語言編程，數據庫采用SQL數據庫。該軟件系統具有如下功能：

（1）風門開閉檢測 實時監測風門開閉情況，遇有問題，及時報警并通知有關人員檢修：

（2）實時監控人員及車輛進出情況及時了解人員及車輛進出風門的情況，便于生產調度：

（3）人員及車輛進出查詢可對風門開關次數、時間，人員及車輛進出時間和地點進行查詢。

4．1 子系統劃分

（1）日常管理子系統

日常管理子系統為管理人員提供風門開閉、人員通過風門、車輛通過風門等即時信息。

（2）信息管理子系統

信息管理子系統為管理人員提供風門、人員、車輛等信息數據的設置

（3）查詢子系統

查詢子系統為管理人員提供風門歷史開關時間及次數，通過風門的車輛及人員信息查詢功能

（4）系統設置子系統

系統設置子系統提供了初期設置、密碼設置、數據備份、數據恢復等功能

4．2 子系統結構

（1）日常管理子系統

①風門 提供風門開閉的即時信息：

②人員 提供人員通過風門時的即時信息：

③ 車輛提供車輛通過風門時的即時信息

（2）信息管理子系統

① 風門基本信息對風門基本信息進行添加、修改和刪除：

②人員基本信息 對人員基本信息進行添加、修改和刪除：

③車輛基本信息 對車輛基本信息進行添加、修改和刪除

（3）查詢子系統

①風門查詢 對風門通過人員與車輛的歷史情況進行查詢：

②人員查詢對人員通過風門的歷史J晴況查詢：

③車輛查詢對車輛通過風門的歷史情況查詢

（4）系統設置子系統

①初期設置 主要實現清空系統全部或部分數據：

②密碼設置對管理員密碼的修改、保存；

③數據備份 將所有用到的數據全部保存備份到硬盤上：

④數據恢復對數據進行恢復通過以上分析，得到本系統的系統結構總圖如圖1所示。

圖1 軟件系統結構圖

4．3 系統流程

系統流程主要有初始化、等待、是否有電子標簽信號、讀卡、卡是否有效、開門、卡信息是否存在、關門等功能。系統開始后，首先進行初始化，而后進入等待電子標簽信號狀態。當系統讀寫器檢測到有電子標簽信號后，便開始讀卡，確認卡有效后，進行開門任務。當系統讀寫器讀到電子標簽信號消失后， 便執行關門動作；如信號沒有消失，則風門開著 至此，開門系統完成了一次開關門流程，其流程圖見圖2。

5 結語

煤礦井下風門是控制通風的主要設備之一，它的好壞直接關系到煤礦井下通風問題，關系到煤礦安全生產， 礦工的生命安全。本論文主要是針對煤礦井下風門自動開門系統而設計的，應用RFID射頻識別技術對需要通過風門的礦工或車輛自動識別、自動開門，它的設計不但能解決風門自動開門問題，還能了解礦工與車輛進出風門的情況。

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