引言

　　煤礦井下通風是是關系到安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。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(tǒng)風量的調(diào)節(jié)與穩(wěn)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(xiàn)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(shù)小，還可能產(chǎn)生漏風現(xiàn)象，造成通風系統(tǒng)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?shù)V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(chǎn)，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(tǒng)是尤為重要 本文就是根據(jù)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(tǒng)。

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

　　2 系統(tǒng)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(tǒng)，該系統(tǒng)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(nèi)。

　　(1)讀寫器讀寫器安裝在風門旁邊，與風門開門系統(tǒng)相連接。風門上讀寫器不斷地將加密數(shù)據(jù)載波信號經(jīng)發(fā)射天線向外發(fā)送，用來激活進入該區(qū)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(nèi)時，電子標簽便從閱讀器發(fā)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(fā)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(jiān)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(fā)送信息，也可接收讀寫器的信息。其發(fā)射頻率為13．56 MHz。

　　(3)監(jiān)控計算機 監(jiān)控計算機由總線、傳輸適配器、計算機等組成?？偩€連接各讀寫器與傳輸適配器，傳輸適配器為數(shù)據(jù)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(wǎng)與傳輸適配器連接，傳輸適配器與監(jiān)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(fā)出的信息，計算機再發(fā)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(tǒng)，并且將讀寫器通過總線電纜、傳輸適配器與監(jiān)控計算機聯(lián)網(wǎng)，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(nèi)帶有各種信息，這樣便組成了一個完整的自動開門系統(tǒng)。當帶有電子標簽的礦工或車輛通過裝有自動開門系統(tǒng)的風門時，電子標簽就會自動從風門自動開門系統(tǒng)中的讀寫器獲取能量，并把自己的信息傳給開門系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)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(tǒng)，自動開門系統(tǒng)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?shù)骄驴刂朴嬎銠C上，并通知人工處理。

　　4 軟件設計

　　本系統(tǒng)軟件編程語言使用匯編語言編程，數(shù)據(jù)庫采用SQL數(shù)據(jù)庫。該軟件系統(tǒng)具有如下功能：
　　(1)風門開閉檢測 實時監(jiān)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(jiān)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(chǎn)調(diào)度：
　　(3)人員及車輛進出查詢可對風門開關次數(shù)、時間，人員及車輛進出時間和地點進行查詢。

　　4．1 子系統(tǒng)劃分

　　(1)日常管理子系統(tǒng)
　　日常管理子系統(tǒng)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(tǒng)
　　信息管理子系統(tǒng)為管理人員提供風門、人員、車輛等信息數(shù)據(jù)的設置
　　(3)查詢子系統(tǒng)
　　查詢子系統(tǒng)為管理人員提供風門歷史開關時間及次數(shù)，通過風門的車輛及人員信息查詢功能
　　(4)系統(tǒng)設置子系統(tǒng)
　　系統(tǒng)設置子系統(tǒng)提供了初期設置、密碼設置、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復等功能

　　4．2 子系統(tǒng)結構

　　(1)日常管理子系統(tǒng)
　?、亠L門 提供風門開閉的即時信息：
　?、谌藛T 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(tǒng)
　?、?nbsp;風門基本信息對風門基本信息進行添加、修改和刪除：
　?、谌藛T基本信息 對人員基本信息進行添加、修改和刪除：
　?、圮囕v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(tǒng)
　?、亠L門查詢 對風門通過人員與車輛的歷史情況進行查詢：
　?、谌藛T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(tǒng)設置子系統(tǒng)
　?、俪跗谠O置 主要實現(xiàn)清空系統(tǒng)全部或部分數(shù)據(jù)：
　?、诿艽a設置對管理員密碼的修改、保存；
　　③數(shù)據(jù)備份 將所有用到的數(shù)據(jù)全部保存?zhèn)浞莸接脖P上：
　?、軘?shù)據(jù)恢復對數(shù)據(jù)進行恢復通過以上分析，得到本系統(tǒng)的系統(tǒng)結構總圖如圖1所示。

圖1 軟件系統(tǒng)結構圖

　　4．3 系統(tǒng)流程

　　系統(tǒng)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(tǒng)開始后，首先進行初始化，而后進入等待電子標簽信號狀態(tài)。當系統(tǒng)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(tǒng)讀寫器讀到電子標簽信號消失后， 便執(zhí)行關門動作；如信號沒有消失，則風門開著 至此，開門系統(tǒng)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(chǎn)， 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(tǒng)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。