專利名稱：瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線射頻標(biāo)簽識(shí)別裝置，尤其是一種用于煤礦井下瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]RFID技術(shù)(Radio Frequency Identification)即射頻識(shí)別技術(shù),是一種利用特定頻率的射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。[0003]RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成。 其工作原理是，閱讀器(讀卡模塊)發(fā)射特定頻率的無(wú)線電波給應(yīng)答器，用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)人該磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)利用此能量發(fā)送出自身編碼等信息，讀寫器讀取信息并解碼后傳送至主機(jī)并進(jìn)行相關(guān)處理，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。[0004]RFID電子標(biāo)簽(非接觸射頻卡)具有可擦寫、非接觸、信號(hào)穿透力強(qiáng)、安全保密性能高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大等優(yōu)點(diǎn)；以及其不怕油潰、灰塵污染、不工作時(shí)無(wú)源，適用于復(fù)雜的煤礦環(huán)境中。[0005]在煤礦井下的瓦斯抽采中，其抽采管路眾多，涉及到的管路位置、管路尺寸、管路編號(hào)等信息，為便于維護(hù)，方便在測(cè)試和記錄管路中瓦斯流量、瓦斯?jié)舛?、氣體壓力等各種參數(shù)時(shí)快速定位管路和導(dǎo)流管，需用一種可以快速識(shí)別的標(biāo)簽和閱讀標(biāo)簽的閱讀器。而在煤礦井下地?zé)?、潮濕、粉塵、空間有限的環(huán)境中，如果借助非接觸式無(wú)線射頻卡及其相關(guān)的射頻裝置可以很好的解決這一問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，用以解決如何在煤礦環(huán)境中維護(hù)、管理和定位導(dǎo)流管的問題。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括用于鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上的非接觸射頻卡，以及用于讀取所述非接觸射頻卡信息的智能讀卡模塊，所述智能讀卡模塊安裝在便攜測(cè)量設(shè)備上。[0008]所述瓦斯導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)還包括對(duì)所述非接觸射頻卡初始化、密碼設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、信息讀寫、和注銷卡的智能卡發(fā)卡器。[0009]所述智能讀卡模塊包括讀卡模塊天線和電路板，電路板上設(shè)有控制單元和與其連接的附屬單元，附屬單元包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、編碼解碼單元、電源電路、調(diào)整解調(diào)電路、存儲(chǔ)單元和通訊接口。[0010]所述電路板安裝在所述便攜測(cè)量設(shè)備的便攜式防爆手柄機(jī)殼內(nèi)，所述天線安裝在便攜式防爆手柄機(jī)殼端部。本實(shí)用新型采用RFID技術(shù)，將非接觸射頻卡(即電子標(biāo)簽)安裝到導(dǎo)流管上，將 讀卡模塊安裝在便攜測(cè)量設(shè)備上，當(dāng)手持便攜測(cè)量設(shè)備靠近安裝了非接觸射頻卡的導(dǎo)流管 時(shí)，便能夠得知該導(dǎo)流管的所在煤礦井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、 生產(chǎn)日期等信息，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)流管的識(shí)別、維護(hù)、管理和定位。

圖1是非接觸式射頻卡原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是非接觸式射頻卡外觀示意圖；圖3是智能讀卡模塊原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是智能卡發(fā)卡器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是智能卡發(fā)卡器外觀示意圖；圖6是發(fā)卡軟件人機(jī)交互界面示意；圖7是系統(tǒng)實(shí)施流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括用于鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽 中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上的非接觸射頻卡，以及用于讀取非接觸射頻卡信息的智能讀卡 模塊，智能讀卡模塊安裝在便攜測(cè)量設(shè)備上。本實(shí)用新型用于對(duì)導(dǎo)流管信息快速準(zhǔn)確識(shí)并 記錄信息。瓦斯導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)還包括對(duì)所述非接觸射頻卡初始化、密碼設(shè)置、權(quán) 限設(shè)置、信息讀寫、和注銷卡的智能卡發(fā)卡器。智能讀卡模塊包括讀卡模塊天線和電路板，電路板上設(shè)有控制單元和與其連接的 附屬單元，附屬單元包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、編碼解碼單元、電源電路、調(diào)整解調(diào)電路、存儲(chǔ)單元 和通訊接口。電路板安裝在所述便攜測(cè)量設(shè)備的便攜式防爆手柄機(jī)殼內(nèi)，天線安裝在便攜式防 爆手柄機(jī)殼端部。本系統(tǒng)的設(shè)備包括多個(gè)具有信息存儲(chǔ)、防水防塵功能的無(wú)源的非接觸射頻卡，一 個(gè)本質(zhì)安全型小功率高頻射頻智能讀卡模塊，一個(gè)直接連接計(jì)算機(jī)的智能卡發(fā)卡器；在軟 件上還包括一套具有加密解密、權(quán)限控制功能的安全算法。下面對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部分詳細(xì)描述一，非接觸射頻卡無(wú)源的非接觸式射頻卡是RFID系統(tǒng)的信息載體，由耦合原件(線圈、微帶天線10 等)和微芯片11組成無(wú)源單元，如圖1、圖2，其中的模擬射頻接口模塊負(fù)責(zé)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換 成直流電源的電源產(chǎn)生電路、電能存儲(chǔ)電路、信號(hào)調(diào)制和解調(diào)以及時(shí)鐘發(fā)生電路；微芯片負(fù) 責(zé)對(duì)解調(diào)信號(hào)譯碼，回送數(shù)據(jù)的編碼、存放識(shí)別數(shù)據(jù)。如圖7、圖2非接觸式射頻卡10是由ABS或PVC外殼封裝的紐扣式異形卡片，具 有防水、防塵、抗震動(dòng)的特性，鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上，用于存儲(chǔ)導(dǎo)流管所在煤礦井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息。12 為固定孔，用于在鑲嵌導(dǎo)流管上鑲嵌。非工作狀態(tài)時(shí)，射頻卡或射頻標(biāo)簽處于無(wú)功耗無(wú)輻射狀態(tài)，不受煤礦巷道內(nèi)潮濕、粉塵及其他因素的影響，且不對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生任何電磁干擾；當(dāng)有讀卡模塊的無(wú)線射頻信號(hào)在非接觸射頻卡特定工作范圍時(shí)，模擬射頻接口模塊開始工作并聚集能量并使微芯片處于工作狀態(tài)，與讀卡模塊進(jìn)行信息交互，由讀卡模塊讀取導(dǎo)流管所在煤礦井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息，達(dá)到記錄和設(shè)置對(duì)應(yīng)參數(shù)的功能；整個(gè)讀寫過程極快，不超過10ms。[0029]二，智能讀卡模塊[0030]智能讀卡模塊是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心，由射頻信號(hào)耦合及收發(fā)模塊、微處理器、存儲(chǔ)器、通信接口等部分組成。其通過天線收發(fā)射頻信號(hào)、并將信號(hào)通過調(diào)制解調(diào)、載波等手段與非接觸射頻卡建立信息通道，通過微處理器的加密、加解密操作完成信號(hào)處理，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器，并可以通過多種通訊接口與其他模塊通信，以此實(shí)現(xiàn)信息采集、信息處理、信息傳輸。[0031]如圖3、7，智能讀卡模塊由電路板及其附屬電子器件、天線構(gòu)成，位于便攜式防爆手柄機(jī)殼20內(nèi)，天線21安裝在便攜式防爆手柄機(jī)殼端部。采用本安電源供電，天線面積較大，發(fā)射功率和讀卡距離可調(diào)，工作電流和讀卡電流較小，通過I2C、SPI或UART通訊方式連接CPU模塊。在模塊休眠狀態(tài)工作電流小于2mA，且對(duì)外不產(chǎn)生輻射，隨時(shí)可被喚醒到正常工作狀態(tài)；在模塊正常工作時(shí)，智能卡模塊的天線發(fā)射特定頻率的無(wú)線電波，靠近非接觸射頻卡時(shí)以電波能量驅(qū)動(dòng)非接觸射頻卡電路使之內(nèi)部數(shù)字電路開始工作并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過智能卡模塊的加密、解密獲取非接觸射頻卡內(nèi)部所存儲(chǔ)的導(dǎo)流管所在井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息并記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)供其他模塊調(diào)用。[0032]三，智能卡發(fā)卡器[0033]如圖4、5、7，智能卡發(fā)卡器是RFID系統(tǒng)中對(duì)非接觸射頻卡初始化、密碼設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、信息讀寫、注銷卡的裝置。其包括對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件、通訊協(xié)議、讀卡模塊、天線、 電源等。讀卡器采用讀卡模塊和天線一體化，30為刷卡天線區(qū)，31為指示燈，33為蜂鳴器， USB供電并通訊，外形小巧、便于攜帶，讀卡距離可調(diào)。讀卡模塊通過數(shù)據(jù)線32和計(jì)算機(jī)接口相連，在特定的應(yīng)用軟件窗口的人機(jī)交互界面(見圖6)上進(jìn)行讀卡操作，并將定義好的導(dǎo)流管所在煤礦井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息寫入非接觸式智能卡。[0034]四，安全算法[0035]安全算法是RFID系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)讀卡模塊與射頻卡安全通訊的保障，由終端安全控制模塊PSAM卡、軟件密鑰算法、安全權(quán)限控制機(jī)制組成。本套算法支持多種安全訪問方式和權(quán)限(認(rèn)證功能和口令保護(hù));支持中國(guó)人民銀行認(rèn)可的Single DES,Triple DES算法；支持多級(jí)密鑰分散機(jī)制，產(chǎn)生《中國(guó)金融集成電路(IC)卡規(guī)范》中定義的MACl和校驗(yàn)MAC2 ； 支持多級(jí)密鑰分散機(jī)制，用分散后的密鑰作為臨時(shí)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密、MAC等運(yùn)算， 以完成終端與卡片之間的合法性認(rèn)證等功能。[0036]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步介紹。[0037]本實(shí)用新型的屬于實(shí)用新型的實(shí)用新型，其注重實(shí)用、可靠、方便、可廣泛使用，在具體的實(shí)施方式上，分以下三個(gè)步驟發(fā)卡、安裝射頻卡、讀卡運(yùn)用，如圖7。[0038]發(fā)卡階段用到一臺(tái)安裝了發(fā)卡應(yīng)用軟件并可以與讀卡器通訊的的計(jì)算機(jī)、一臺(tái)發(fā)卡器和若干個(gè)非接觸式射頻卡。先將發(fā)卡器通過電源通信線連接到計(jì)算機(jī)相應(yīng)的接口 ； 打開發(fā)卡器電源，打開應(yīng)用軟件，使計(jì)算機(jī)和發(fā)卡器建立通訊；然后將射頻卡置于發(fā)卡器的發(fā)射天線區(qū)域；當(dāng)計(jì)算機(jī)界面顯示出卡的信息或一張新卡時(shí)，說明可以對(duì)卡進(jìn)行讀寫操作； 如果是一張新卡，需將新卡初始化，然后根據(jù)定義好的煤礦編號(hào)、礦井編號(hào)、導(dǎo)流管所在井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息，填寫到應(yīng)用軟件人機(jī)界面對(duì)應(yīng)的位置；點(diǎn)擊發(fā)卡，對(duì)應(yīng)的信息會(huì)通過加密算法和密鑰機(jī)制寫入到射頻卡的不同存儲(chǔ)位置；寫操作成功后，可以讀到卡上對(duì)應(yīng)的信息，并在計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的界面中顯示， 發(fā)卡成功后，可以把卡從發(fā)卡器的天線區(qū)域拿掉，并貼編號(hào)記錄對(duì)應(yīng)信息。[0039]安裝射頻卡經(jīng)過發(fā)卡階段，射頻卡內(nèi)部保存的信息就和煤礦井下唯一位置的導(dǎo)流管相對(duì)應(yīng)；安裝時(shí)，將非接觸式射頻卡鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上， 方便智能讀卡模塊讀取信息。[0040]讀卡運(yùn)用經(jīng)射頻卡安裝到煤礦井下唯一位置的導(dǎo)流管后，相關(guān)人員攜帶裝有讀卡模塊的測(cè)量設(shè)備對(duì)某處的導(dǎo)流管進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先用讀卡模塊的天線靠近非接觸式射頻卡，通過天線收發(fā)射頻信號(hào)、并將信號(hào)通過調(diào)制解調(diào)、載波等手段與非接觸射頻卡建立信息通道，通過微處理器的加密、加解密操作完成信號(hào)處理，讀取并記錄此處導(dǎo)流管位置、編號(hào)、 管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息，存儲(chǔ)到測(cè)量設(shè)備的存儲(chǔ)器中；然后進(jìn)行測(cè)量時(shí)，經(jīng)測(cè)量的各種參數(shù)以導(dǎo)流管唯一編號(hào)為基礎(chǔ)，方便數(shù)據(jù)整理和歸檔，易于查看。
權(quán)利要求1.瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，包括用于鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上的非接觸射頻卡，以及用于讀取所述非接觸射頻卡信息的智能讀卡模塊，所述智能讀卡模塊安裝在便攜測(cè)量設(shè)備上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述瓦斯導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)還包括對(duì)所述非接觸射頻卡初始化、密碼設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、信息讀寫、和注銷卡的智能卡發(fā)卡器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述智能讀卡模塊包括讀卡模塊天線和電路板，電路板上設(shè)有控制單元和與其連接的附屬單元，附屬單元包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路、編碼解碼單元、電源電路、調(diào)整解調(diào)電路、存儲(chǔ)單元和通訊接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述電路板安裝在所述便攜測(cè)量設(shè)備的便攜式防爆手柄機(jī)殼內(nèi)，所述天線安裝在便攜式防爆手柄機(jī)殼端部。專利摘要本實(shí)用新型涉及瓦斯抽采導(dǎo)流管信息自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括用于鑲嵌在導(dǎo)流管的凹槽中或粘貼于導(dǎo)流管的外壁上的非接觸射頻卡，以及用于讀取所述非接觸射頻卡信息的智能讀卡模塊，所述智能讀卡模塊安裝在便攜測(cè)量設(shè)備上。當(dāng)手持便攜測(cè)量設(shè)備靠近安裝了非接觸射頻卡的導(dǎo)流管時(shí)，便能夠得知該導(dǎo)流管的所在煤礦井下巷道位置、所在管路編號(hào)、導(dǎo)流管管徑、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等信息，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)流管的識(shí)別、維護(hù)、管理和定位。
文檔編號(hào)E21F17/18GK202815859SQ20122050747
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者王鵬飛, 賀衛(wèi)星, 王凱, 趙彤凱, 石云鵬, 李震虹, 陳軍 申請(qǐng)人:鄭州光力科技股份有限公司