【正文】 的動作指令。 。由于標(biāo)簽的非接觸性質(zhì)，因此，我們必須借助于位于應(yīng)用系統(tǒng)與標(biāo)簽之間的閱讀器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫功能。 在 RFID 的實際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在被識別的物體上 (表面或內(nèi)部 )，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的被識別物品通過其可識讀范圍時，閱讀器自動以無接觸的方式將電子標(biāo)簽中的預(yù)定識別信息取出來，從而實現(xiàn)自動識別物品或自動收集物品信息的功能。如圖 32 所示 圖 32 RFID系統(tǒng)的組成 射頻識別系統(tǒng)是由射頻卡和閱讀器兩部分組成。其典型工作頻率為 ，也有一些其它頻率，如 ， 等。由于密禍合系統(tǒng)方式的電磁泄漏很小，禍合獲得的能量較大，因而適合要求安全性較高，但不要求作用距離的應(yīng)用系統(tǒng)，例如電子門鎖。 :密禍合系統(tǒng)的典型作用距離范圍從 0c曠 ICm。嚴格地講，只有離天線無窮遠處才達到天線的遠場區(qū)，但在某個距離上，輻射場的角度分布與無窮遠時的角度分布誤差在允許的范圍以內(nèi)時，即把該點至無窮遠的 區(qū)域稱為天線遠場區(qū)。在輻射近場區(qū)中，輻射場占優(yōu)勢，并且輻射場的角度分布與距天線口徑的距離有關(guān)，天線各單元對觀察點輻射場的貢獻，其相對相位和相對幅度是與天線距離的函數(shù)。從物理概念上講，無功近場區(qū)是一個儲能場，其中的電場與磁場的轉(zhuǎn)換類似于變壓器中的電場、磁場的交換。根據(jù)觀測點到天線距離的不同，天線周圍的場呈現(xiàn)出的性質(zhì)也不同。 盡管 RFID 技術(shù)在很多領(lǐng)域都具有良好的應(yīng)用前景，并且已經(jīng)逐漸在一些領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用，但是還是有許多因素在制約著 RFID 技術(shù)的快速發(fā)展 。目前，射頻識別技術(shù)在中國主要應(yīng)用于校園、公共交通、地鐵、社會保障等方面，大部分城市己廣泛采用了射頻公交卡來代替自動投幣。 由于射頻識別技術(shù)的獨特優(yōu)勢 ，逐漸地被廣泛應(yīng)用于物流、交通、生產(chǎn)、運輸、防偽、醫(yī)療、設(shè)備跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要采集、處理數(shù)據(jù)和行蹤管理等應(yīng)用領(lǐng)域。 射頻識別技術(shù) 具有很多突出的優(yōu)點 :不需要直接接觸、不需要人工干預(yù)、不需要光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可在各種特殊環(huán)境下工作 。電子識別標(biāo)簽和 閱讀器 是射頻識別技術(shù)的主要核心部件。 (4)應(yīng)用 系統(tǒng)軟件設(shè)計 在前面的理論研究和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，本部分對實際的礦井目標(biāo)信息采集系統(tǒng)的PC 機操作界面和數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。然后對射頻識別技術(shù)中的防沖突算法進行研究探討，并對這些算法進行性能比較，最后提出一個性能更好的防沖突算法。作為實現(xiàn)礦井目標(biāo)的自動化識別與智能化管理的信息采集平臺，其功能是把礦工、車輛及設(shè)備的主要信息寫入電子識別標(biāo)簽中，實現(xiàn)礦用安全監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集分站由 CPU 處理模塊，外擴SRAM 模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊和實時時鐘模塊組成，完成信息的采集、儲存、處理和雙向通訊的功能。電子 標(biāo)簽 分為員工 電子標(biāo)簽 和車輛 電子標(biāo)簽 ， 標(biāo)簽 上分別裝有標(biāo)識員工和礦車身份的數(shù)據(jù)，按照一定的時間間隔向閱讀器發(fā)送自身的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)客戶端向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā) SQL 請求，數(shù)據(jù)庫對發(fā)送的 SQL請求進行處理后反饋數(shù)據(jù)及結(jié)果。傳輸接口由 CAN總線驅(qū)動器、光隔離電路、信號自收抑制電路、 RS 一 232 接口電路和防爆電源組成，傳輸方式為異步時分半雙工通信，傳輸與主機通訊采用 RS232 信號制，與采集傳輸接口通信采用 CAN 總線實現(xiàn)通信，到中心站的最大傳輸距離為 10km。實現(xiàn)了下井作業(yè)人員和井下運輸車輛礦井目標(biāo)定位、人員考勤、環(huán)境監(jiān)控等功能，保障了煤礦安全生產(chǎn)的能力，提高了 生產(chǎn)效率。在井上由中心站主機、傳輸接口等組成 。 第 6 章對 整個系統(tǒng)可能存在的干擾問題系統(tǒng)的進行了闡述，并提出了如何抗干擾的方法和論證。給出了它們的原理圖和程序流程圖，并詳細研究了電子標(biāo)簽的仿真。 第 2 章介紹了 井下 RFID 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并詳細闡述了系統(tǒng)的工作流程，另外還對本次設(shè)計的研究任務(wù)做了詳細的安排。接著設(shè)計數(shù)據(jù)庫，最后對系統(tǒng)中所要完成的各個操作流程進行程序設(shè)計。天線分析設(shè)計的主要任務(wù)是對天線性能進行比較以選擇一種適合本系統(tǒng)使用的天線，并由仿真軟件 ADS完成天線與射頻模塊的匹配工作。閱讀器設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個模塊。具體來說就是把人員的主要信息寫入電子標(biāo)簽，閱讀器自動從標(biāo)簽中讀取數(shù)據(jù)，并送往后臺處理。包括其它一些考勤方式在內(nèi)，系統(tǒng)使用壽命短，投入成本高。而現(xiàn)有條形碼、光電孔卡以及指紋考勤方式只能對下井人員進行考勤，無法了解井下情況。 （ 3）技術(shù)力量不成熟 國內(nèi)對井下無線通訊、遙測監(jiān)測技術(shù)的研究尚處于起步階段，目前還只是相關(guān)理論的研究，開發(fā)研制自主產(chǎn)品還需時間。但這種引進方式成本非常高，很難得到推廣。 就技術(shù)來講目前有兩大發(fā)展內(nèi)容：發(fā)展智能安全技術(shù)，增強通訊安全性，即 RFID電子標(biāo)簽芯片增加各種加密解密算法，將在原接觸卡中才能使用的各種加密解密算法移植到非接觸電子標(biāo)簽芯片上，或者開發(fā)適合于非接觸 RFID電子標(biāo)簽芯片應(yīng)用的加密解密算法，這目前主要集中在 ，適合取代原接觸加密卡領(lǐng)域；發(fā)展超高頻低成本 單品級技術(shù)，超高頻頻段 RFID射頻識 別系統(tǒng)具有識別距離遠、識別速度快、多標(biāo)簽識別效率高和標(biāo)簽成本低等優(yōu)點，尤其是低成本和單品級產(chǎn)品適合物流控制與管理領(lǐng)域。 據(jù)預(yù)測，到 2020年，全球的 RFID射頻識別技術(shù)的應(yīng)用市場的規(guī)模將由 2020年 3億美元增至 28億美元。管理系統(tǒng)將達到：高頻近距離系統(tǒng)具有更高智能、安全特性；超高頻遠距離系統(tǒng)性能更完備，系統(tǒng)更完善。而隨著技術(shù)進步，基于 RFID射頻識別技術(shù)產(chǎn)品的種類將越來越豐富，應(yīng)用也將越來越廣泛，可預(yù)計，在今后的幾年中， RFID射頻識別技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。該公司已經(jīng)研制成功了井下人員定位系統(tǒng)。 深圳世紀(jì)潮智能科技有限公司與煤炭科學(xué)研究總院重慶分院一起，于 2020 年 8 月開始研究“礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)”，經(jīng)過資料收集、調(diào)研、方案論證、設(shè)計、試驗室試驗、樣機加工、性能測試、防爆送檢及井下工業(yè)性試驗等階段，歷時近一年半，完成了全部研究內(nèi)容。這些系統(tǒng)主要也是側(cè)重于安全參數(shù)的檢測，而沒有對下井人員進行實時監(jiān)控。國內(nèi)曾由中國煤炭部安全司、中國國際技術(shù)咨詢公司連手與安菲斯公司確定合作關(guān)系，決定三方共同在中國煤炭領(lǐng)域推廣PED 系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以直接連接現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備，可以監(jiān)控多種輸入。這個系統(tǒng)使用頂板安裝的天線，用來監(jiān)控裝在每個礦工帽上的小型無源信標(biāo)()。 英國的 Davis Derby Limited 該公司采用最新的無線射頻技術(shù)開發(fā)了專門用于煤礦井下應(yīng)用的多標(biāo)簽讀取系統(tǒng) 。 RFID 技術(shù)是一個復(fù)雜的應(yīng)用技術(shù)，它不僅涵蓋了微波技術(shù)與電磁學(xué)理論，而且還涉及通信原理及半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，是一項多學(xué)科融合的新興應(yīng)用技術(shù)。因此，基于 RFID 與 CAN 的煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。項目方案確定利用射頻識別 (RFID)技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的井下人員定位監(jiān)控節(jié)點，在需要定位區(qū)域內(nèi)，以以 N總線作為主傳輸途徑，建立一個由地面控制中心和井下具有固定位置的各監(jiān)控節(jié)點之間的通信網(wǎng)絡(luò)，通過井下監(jiān)控節(jié)點的無線監(jiān)測與有線傳輸，把數(shù)據(jù)上傳地面控制調(diào)度中心主機。特別是在國內(nèi)射頻識別技術(shù)的引進和發(fā)展，使得對下井人員進行實時跟蹤變得可行。在煤炭行業(yè)管理和安全方面，人的管理是一個十分關(guān)鍵的問題。在缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的情況下，無法迅速制定出合理、有效的營救方案與措施，結(jié)果錯失最佳的 營救時機，甚至是盲目營救。可以看出，井下礦工并不是現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象 ，他們在井下的位置和運行軌跡仍然是不得而知的，一旦發(fā)生突發(fā)性災(zāi)難營救工作將無從下手。 自 2020 年以來，國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、 小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。特別是煤礦重大及特大瓦 斯 (煤塵 )災(zāi)害事故的頻發(fā)，不但造成國家 財產(chǎn)和公民生命的巨大損失，增加了社會的不穩(wěn)定團素，而且嚴重影響了我國的國際聲譽。煤礦的生產(chǎn)分為露天開采和地下開采，我國95%的煤礦開采是地下開采作業(yè)，而地下開采的危險性較之露天開采要大的多。 目前，射頻識別技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展很快，各種 RFID 產(chǎn)品也趨于成熟，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化，商業(yè)自動化，交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。 人們希望能有一種更新，更完善的技術(shù)來解決煤礦安全生產(chǎn)管理中人員定位的難題。 關(guān)鍵詞： RFID 閱讀器 電子標(biāo)簽 CAN 總線 防沖突 3 目錄 摘要 ............................................................................................................................. 1 引言 ............................................................................................................................. 5 第一章 緒論 ................................................................................................................. 6 課題的提出 ................................................................................................. 6 選題的意義 ................................................................................................. 7 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................................................... 8 國外研究現(xiàn)狀 ....................................................................................... 8 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ....................................................................................... 8 ......................................................................................................... 9 存在的主要問題 ............................................................................................ 10 目前研究熱點 .........................................................................錯誤 !未定義書簽。例如根據(jù)實際需要對處理器中的程序做不同的修改 。最終并完成了監(jiān)控節(jié)點硬件、電子標(biāo)簽軟件、監(jiān)控節(jié)點軟件等設(shè)計。 RFID 技術(shù)具有無接觸、距離遠、同時可識別多個電子標(biāo)簽、抗惡劣環(huán)境工作能力強等特點，符合礦井下工作環(huán)境的要求。因此，建立一套完善的煤礦井下人員定位系統(tǒng)具有重大現(xiàn)實意義。 1 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目 ：基于 RFID 的 井下 人員定位 系統(tǒng) 研究 課 題 類 型： 設(shè)計√ 實驗研究□ 論文□ 開 題 時 間： 2020 年 3 月 15 日 礦井下員工的具體位置與分布 情況等重要數(shù)據(jù)不能及時傳到井上監(jiān)制中心，這些都是礦難事故頻發(fā)而營救效率十分低下的癥結(jié)所在。另外，論文還對頻識別技術(shù)的工作原理、防沖突策略以及其在井下人員定位系統(tǒng)中的可靠應(yīng)用展 開深入的研究，并與其他多項自動識別技術(shù) (如條碼、磁卡、 IC 卡 )進行了對比分析。在以上基礎(chǔ)上，論文提出了一套基于 RFID與 CAN 總線技術(shù)的煤礦井人員定位系統(tǒng)解決方案，對方案的系統(tǒng)構(gòu)架、設(shè)計框圖、硬件原理以及軟件實現(xiàn)進行了詳盡的描述。而且系統(tǒng)可擴展性強，使用靈活。例如高速公路收費的車載 RFID 系統(tǒng)，電子門鎖防盜裝置等需要信息識別的場合。在正常的日常生產(chǎn)活動中，有效的管理系統(tǒng)能夠帶來較高的勞動效率，在災(zāi)害發(fā)生時，管理系統(tǒng)所記錄的人員最后的位置，將對及時的營救起到至關(guān)重要的作用。那就能在事故救援時，及時準(zhǔn)確地了解井下的人員分布情況和比較準(zhǔn)確的位置，使救援工作做到目標(biāo)定位準(zhǔn)確、速 度快、針對性強。 第一章 緒論 課題的提出 目前我國的煤炭產(chǎn)量居世界第一位。近幾年，隨著國民經(jīng)濟對能源的需求增大，煤炭行業(yè)的開始復(fù)蘇，我國煤炭開采在規(guī)模和產(chǎn)量上都逐年擴大，但是通過以上觸目驚心的數(shù)據(jù)我們卻看到煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)的形勢非常嚴峻，造成的損失是極其慘重的。更讓人擔(dān)憂的是，煤礦井下普遍存在入井人員管理困難，難以及時掌握井下人員的動態(tài)分布及作業(yè)情況，一旦事故發(fā)生，對井下人員的搶救缺乏可靠信息，搶險救災(zāi)、安全救護的效率低。二