基于CAN总线和RFID技术的矿井定位系统设计

图5 CAN收发程序流程图 

    当计数器减为0时电子标签就进入Reply状态，此时向读写器发出一个16 bit的(伪)随机数作为应答信号；如果电子标签收到一个有效的ACK信号(正确包含自己向读写器发送的16 bit随机数)，那么电子标签就会进入Acknowledged状态，否则如果没有收到正确的ACK，则表明发生碰撞，返回Arbitrate状态；在确认状态中，电子标签向读写器发送包含自己的PC(Protocol Contro1)、EPC(Electronic Product Code)和16bit的CRC校验等字段的信息；此后读写器向电子标签发出Read命令，可以读Tag的EPC和TID 的部分或全部内容；读取后Tag又回到Ready状态。

   读卡器与电子标签间的通信算法流程图如图6所示。 

    由于ISO／IEC 18000—6c协议使用基于概率类型的时隙随机防碰撞算法，与ISO／IEC 18000—6a协议的ALOHA算法 和ISO／IEC 18000—6h协议的自适应二进制数算法相比，由于时隙随机防碰撞算法在Tag中使用时隙计数器进行防碰撞，大大简化了读写器CPU的编程工作，并提高了读写器的工作效率。 

图6 读卡器与电子标签问的通信算法流程图

    4、 结语

    本文针对煤矿安全生产的需要，设计了基于RFID技术的矿井定位系统。为了提高系统的可靠性，减小防爆安全认证的难度，设计中使用高集成度芯片，以减少分立元件的数量。在读写器中实现了基于最新的ISO／IEC 18000—6c国际标准协议的软件设计，不仅减小了冲突发生的概率，而且大大提高了读写器CPU的效率。读写器与上位机的通信使用了可靠性较高、矿井中广泛使用的CAN总线技术，使地面监控室可以及时了解井下的工作状况。

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    国外煤矿安全信息

    评定和保护电路安全火花的现代方法在乌克兰、德国、法国、英国、美国和其他一些国家的主要试验中心不允许采用微型电路作为防火花元件。但是在捷克和俄罗斯允许用微型电路作为ib水平电路的防火花元件。IEC60079—1 1标准不允许采用晶体三极管对ia水平电路作为限流器，因为不能计算瞬变过程。在马克耶夫矿业安全研究院具有试验设备安全火花的经验和每项工作的实践，能完成静态和动态中防火花元件负荷的评定。我们认为，在采用ia和ib水平电路条件中没有太大的差别。在第一种情况下，不允许采用用过的晶体三极管，在第二种情况下，允许采用所有半导体仪器，因为ib水平电路在能产生爆炸危险浓度的混合气体的条件中工作。我们根据国标计算确定出不同欧姆电路能量的安全火花系数。我们采用最小点燃电流(8．3％ 的沼气空气混合体)，在这种情况下，按放电能量的安全火花系数小于1。文中列出了计算结果：欧姆电路电压 ，最小点燃电流，，不同放电能量的安全火花系数k．m，放电最大长度Z ，放电平均电流，r。在整流最小速度0．046 m／s情况下进行了计算。完善了评定电路安全火花的计算方法能够进行评定微小电流的安全火花性和用于评定更危险的氢——空气混合体。 摘自《 yronb YKPAI4HbI 》 2007