【正文】 于長距離應(yīng)用。低頻電子標(biāo)簽主要有 。在進(jìn)行上述的調(diào)研和分析后，本系統(tǒng)使用的是對數(shù)據(jù)通信范圍較廣的有源電子標(biāo)簽。3）高速度：每次讀卡僅需 120uS, 每 秒掃描全部視場內(nèi)的卡，在 50米的讀卡距離內(nèi)可以有效閱讀 50km/小時移動目標(biāo) 3 次以上。通常將卡集成在礦燈里，這對礦燈的使用是有疑問的，由于讀卡能力太弱，不能實(shí)現(xiàn)可靠的盲讀，市場反應(yīng)并不太好，只有少數(shù)的礦在試用。有源卡通過電池來提供電源，無源卡是通過無線頻射來獲得工作電源的電子標(biāo)簽，它將接收到的無線射頻能量轉(zhuǎn)換成為標(biāo)簽工作電流。這一標(biāo)簽會支持電子產(chǎn)品碼標(biāo)準(zhǔn)。由于集成電路的飛速發(fā)展，工藝水平地不斷提高，制造低成本標(biāo)簽己經(jīng)指日可待。目前常用的RFID國際標(biāo)準(zhǔn)主要有 ISO/IEC18000標(biāo)準(zhǔn)，ISO18000只規(guī)定了空氣接口協(xié)議，對數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無限制，因此可用于EPC。也有人說是EPC和UID兩大系列。例如，標(biāo)簽?zāi)軌蛱峁┊a(chǎn)品生產(chǎn)，運(yùn)輸，存儲情況，也可以辨別機(jī)器，動物和個體身份。電子標(biāo)簽是由IC芯片和無線通信天線組成的小標(biāo)簽。對于復(fù)雜系統(tǒng)，控制單元還可能具有以下功能執(zhí)行防沖突算法。接收并調(diào)制來自標(biāo)簽的高頻信號。，進(jìn)而控制發(fā)送的信息，或者將接收到的模擬信號解碼成數(shù)字信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼、防碰撞等。閱讀器的基本構(gòu)成分為兩個部分硬件部分和軟件部分。，具有防沖突能力。我們通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件來對射頻標(biāo)簽寫入或讀取其所攜帶的數(shù)據(jù)信息。不同的射頻卡能量來源不同，有源標(biāo)簽自帶有電源模塊，而無源標(biāo)簽則靠閱讀器天線發(fā)射的能量信號獲得能量驅(qū)動后端電路工作。 RFID系統(tǒng)的組成一般的RFID系統(tǒng)由以下幾個主要部分組成。和密藕合系統(tǒng)一樣，遙禍合系統(tǒng)利用的也是射頻標(biāo)簽與閱讀器天線的無功近場區(qū)之間的電感禍合(閉合磁路)構(gòu)成的無接觸的空間信息傳輸射頻通道，但相對于密藕合系統(tǒng)來說，遙藕合系統(tǒng)由于識別距離的增大，導(dǎo)致電磁泄漏量增大，禍合獲得的能量就比較小。密藕合系統(tǒng)的工作頻率一般局限在30MHz以下。根據(jù)射頻識別系統(tǒng)作用距離，標(biāo)簽天線與閱讀器天線之間的藕合可以分為三類:密藕合系統(tǒng)、遙禍合系統(tǒng)和遠(yuǎn)距離系統(tǒng)。在該區(qū)域中，輻射場的角度分布與距離無關(guān)。輻射場區(qū)的電磁場已經(jīng)脫離了天線的束縛，并作為電磁場進(jìn)入空間。在該區(qū)域中電抗性儲能場占支配地位，通常，該區(qū)域的界限取為距天線口徑表面兄/2處。電子標(biāo)簽和閱讀器通過各自的天線構(gòu)建起二者之間非接觸的信息傳輸通道，這種空間傳輸通道的性能完全由天線的周圍場區(qū)特性所決定。同時，與現(xiàn)代通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨地區(qū)的應(yīng)用。在歐洲、北美、大洋洲、非洲南部及亞太地區(qū)，射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)，如汽車、火車等交通監(jiān)控系統(tǒng)，高速公路自動收費(fèi)系統(tǒng)，停車場管理系統(tǒng)，流水線生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，物品追蹤識別管理，人員及行李安全出入境檢查，倉儲管理，車輛防盜，動物管理等。另外，射頻識別技術(shù)總體成本一直處于下降之中，可以預(yù)計(jì)在未來的幾年之內(nèi)射頻識別技術(shù)將取代條形碼掃描技術(shù)以及IC卡識別技術(shù)。當(dāng)某個商品貼上一個電子識別標(biāo)簽后，從它在工廠的流水線上開始，到被擺上商場的貨架，再到消費(fèi)者購買后結(jié)賬，甚至到標(biāo)簽最后被回收的整個生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售過程都能夠被追蹤管理。第三章 RFID技術(shù)研究3．1 概述射頻識別技術(shù)(RFID即 RadiorrequeneyIdentification的縮寫)，是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對目標(biāo)加以識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。因本項(xiàng)目規(guī)模較大，在該項(xiàng)目的進(jìn)行中，便攜式電子標(biāo)簽卡的相關(guān)設(shè)計(jì)將是本人研究的重點(diǎn)。（2）RFID技術(shù)的研究這個部分集中研究了RFID技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)簽成本、標(biāo)簽選取、工作頻率的技術(shù)研究和應(yīng)用等幾方面。這篇論文的目的就是利用射頻識別技術(shù)來設(shè)計(jì)一個礦井信息采集與定位系統(tǒng)。閱讀器由無線射頻接收模塊，CPU處理模塊，外擴(kuò)SRAM模塊，顯示模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成，負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)測電子標(biāo)簽的存在，并將檢測到的電子標(biāo)簽的編號和時間數(shù)據(jù)存儲到外擴(kuò)SRAM中，然后將數(shù)據(jù)通過RS232總線上傳給數(shù)據(jù)采集分站，同時顯示電子標(biāo)簽編號:在閱讀器器的設(shè)計(jì)過程中，考慮了如何判別電子標(biāo)簽的移動方向問題。井下部分井下部分是整個系統(tǒng)的核心，主要由閱讀器和電子標(biāo)簽組成，閱讀器固定安裝在巷道的進(jìn)出口、交叉道口、工作面、重要酮室、危險場合(如盲巷)、地面主要出入口等位置，不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信號采集。 (2)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 后臺數(shù)據(jù)庫使SQL Server2000 ，這是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存儲著系統(tǒng)所需要的各種有效信息，包括人員及閱讀器基本信息、人員井下實(shí)時定位信息、井下標(biāo)簽的信息等。井上部分由中心站主機(jī)與傳輸接口組成的井上部分，主要是軟件操作平臺，按照功能劃分為實(shí)時監(jiān)控子系統(tǒng)與信息管理子系統(tǒng)，具體將在下面的軟件設(shè)計(jì)中介紹。系統(tǒng)組成框圖見圖21井上部分井下采集站1………井下部分井下采集站n………閱讀器1閱讀器n標(biāo)簽n標(biāo)簽1………WidowsXP+VC++SQL server數(shù)據(jù)庫信息傳輸接口圖21礦井監(jiān)控與定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖大體工作過程為：在井下入口、巷道、作業(yè)面的交叉道口等需要監(jiān)控的主要位置安裝一定數(shù)量的檢測站點(diǎn),安裝在礦燈上的員工標(biāo)簽（即電子標(biāo)簽），定時向采集站發(fā)出具有代表身份特征的射頻信號，同時在程序的控制下，閱讀器也不斷的將采集的瓦斯?jié)舛燃爱?dāng)前的溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)，通過CAN總線將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面中心站，中心站接收到來自采集分站上的時間、位置和動目標(biāo)特征的數(shù)據(jù)編碼信號后，作進(jìn)一步地分析處理，形成各種文件和圖表，并發(fā)布到網(wǎng)上，使管理人員能及時準(zhǔn)確地查詢各種信息。 第二章 總體方案設(shè)計(jì)整個礦井目標(biāo)監(jiān)控與定位系統(tǒng)由兩大部分組成，分為井上控制系統(tǒng)和井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)庫部分介紹了數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，針對井下人員定位的需要進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫需求分析和邏輯設(shè)計(jì)。第4章是對井下系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是電子標(biāo)簽和閱讀器的軟硬件設(shè)計(jì)。將RFID射頻識別技術(shù)應(yīng)用于礦井人員定位，對提高煤礦的信息化管理水平，和災(zāi)害發(fā)生時對井下人員的準(zhǔn)確定位以便實(shí)施有效的救援具有理論和實(shí)際意義。首先，制定了應(yīng)用程序的整體框架并使用MFC中的MSC0MM控件完成PC機(jī)與閱讀器的通信?？刂茊卧O(shè)計(jì)主要完成單片機(jī)與外圍通信接口的研究。閱讀器研究閱讀器是整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心，沒有它，根本不能談應(yīng)用。 論文的研究任務(wù)和工作本研究的目的是利用射頻識別技術(shù)來設(shè)計(jì)一個井下人員定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人員自動化管理，并為災(zāi)難發(fā)生時提供可靠的人員位置信息。（3）維護(hù)量大，成本高像紅外線編碼識別技術(shù)需要系統(tǒng)對礦燈進(jìn)行改造和維護(hù)，工作量均比較大。通過查閱資料和現(xiàn)場調(diào)研，我發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題:（1）無法實(shí)現(xiàn)對作業(yè)人員的情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測井下人員跟蹤定位系統(tǒng)要求地面監(jiān)測人員能夠了解井下任一區(qū)域、任一時刻人員分布的具體情況。國內(nèi)自行研制的通訊設(shè)備針對各個煤礦的具體情況，通用性不夠。在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，國產(chǎn)的 KT6 等多種泄漏通信設(shè)備也相繼問世，但是它們大都存在不足:（1）成本高、推廣程度低國內(nèi)曾先后引進(jìn)國外先進(jìn)的人員監(jiān)測設(shè)備，收效尚好。國際郵聯(lián)目前已經(jīng)做出決議，并且正在積極推進(jìn)高效、低成本的RFID射頻識別技術(shù)解決方案在世界各國郵政監(jiān)管中的應(yīng)用。自2007年起，RFID射頻識別技術(shù)單品級應(yīng)用是全球最大的RFID射頻識別技術(shù)應(yīng)用市場。讀寫器性能將達(dá)到：多功能（與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機(jī)工作等）；智能多天線端口；多種數(shù)據(jù)接口（RS232，RS422／485，USB，紅外，以太網(wǎng)口）；多制式兼容（兼容讀寫多種標(biāo)簽類型）；小型化、便攜式和嵌入式，以及模塊化；多頻段兼容；成本更低。過去的十多年，RFID射頻識別技術(shù)得到了快速發(fā)展，逐步被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多的溯源和防偽應(yīng)用領(lǐng)域。Tec )為專業(yè)致力于RFID產(chǎn)品戰(zhàn)略研究的高科技公司。人員識別系統(tǒng)從最初的條形碼、光電孔卡式到現(xiàn)在的指紋、紅外線式考勤形式各不相同，這些技術(shù)裝備利用不同的識別原理對下井人員進(jìn)行監(jiān)控、記錄。80年代后期，在引進(jìn)外國設(shè)備的同時，消化、吸收了制造技術(shù)，并結(jié)合我國煤礦的實(shí)際情況，先后研制出自己的監(jiān)控系統(tǒng)，如KJ1，KJ2，KJ4，A1，KJ10，KJll，KJ22，KT，KJ95及焦作工學(xué)院研制的KJ93礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)等，并在我國煤礦大批使用，有的系統(tǒng)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。為了加快實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)現(xiàn)代化管理的步伐，我國先后從波、法、德、英、美等國批量引進(jìn)了安全監(jiān)控系統(tǒng)并裝備了部分煤礦，如美國的SCADA系統(tǒng)、英國的MINOS系統(tǒng)、德國的TF2OO系統(tǒng)、法國的CTT63/40/u系統(tǒng)、加拿大森透里昂系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在我國煤炭行業(yè)中發(fā)揮了作用，也為我國研制礦用監(jiān)控系統(tǒng)提供了很好的借鑒。該系統(tǒng)能夠提供一些預(yù)先編制好的緊急信息，這些信息在緊急情況出現(xiàn)時自動生成。在南非的德里方月 (Driefontayne)礦，安裝了一種人員跟蹤系統(tǒng)，它使用由澳大利亞ISD公司制造的一種射頻識別系統(tǒng)源信標(biāo)。隨著射頻識別技術(shù)的興起，國外也加快了這一領(lǐng)域的發(fā)展，并成功地將其應(yīng)用到了井下人員定位監(jiān)控系統(tǒng)中。此外，以美國、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國家對RFID技術(shù)的研究和應(yīng)用已達(dá)到相當(dāng)高的水平，并且產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，而我國起步較晚，大多采用引進(jìn)的技術(shù)成果，需要對RFID技術(shù)的研究和應(yīng)用增加投入。平時用來指揮生產(chǎn)做出優(yōu)化決策，使生產(chǎn)指揮高效。本文設(shè)計(jì)的定位系統(tǒng)是需要深入到環(huán)境十分復(fù)雜的煤礦井下工作，在設(shè)計(jì)方案時，除了考慮其功能外，在穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力、容錯能力及異常保護(hù)等方面也進(jìn)行了充分考慮。隨著無線通信、自動識別和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域中的不斷發(fā)展，如何確定災(zāi)害事故中遇險人員的具體情況和分布位置得到進(jìn)一步地解決。 選題的意義煤礦的現(xiàn)代化管理和煤礦的安全生產(chǎn)是煤炭行業(yè)舉足輕重的大事。特別是在搜尋井下遇險人員的過程中，救護(hù)隊(duì)員只能依靠反映礦井現(xiàn)實(shí)情況的有關(guān)圖紙以及事故現(xiàn)場偵察得來的各種信息展開搶救工作。二是生產(chǎn)過程、生產(chǎn)工藝監(jiān)測:監(jiān)測主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如煤倉料位、水倉水位、水泵、提升機(jī)、扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、膠帶輸送機(jī)、采煤機(jī)等運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)等運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。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(hù)的效率低。近幾年，隨著國民經(jīng)濟(jì)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(kuò)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(yán)峻，造成的損失是極其慘重的。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。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(qiáng)。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?？梢哉f在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)其它RFID系統(tǒng)完全沒有問題。這套系統(tǒng)的創(chuàng)新在于綜合應(yīng)用了射頻識別技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信以及CAN總線技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對礦井的自動監(jiān)控與定位。根據(jù)該系統(tǒng)實(shí)時性、可靠性等要求，并且數(shù)據(jù)量較小的特點(diǎn)，提出應(yīng)用CAN總線技術(shù)構(gòu)建人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。最后討論了系統(tǒng)的調(diào)試及抗干擾措施?，F(xiàn)有的礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是災(zāi)前預(yù)警系統(tǒng)，監(jiān)測對象主要是環(huán)境安全參數(shù)、生產(chǎn)過程及生產(chǎn)工藝監(jiān)測，不能實(shí)現(xiàn)井下工作人員的定位。2011 年 3 月 18 日摘要安全生產(chǎn)、保障礦工的生命安全是煤炭行業(yè)永恒的主題，研制新型的煤礦井下人員定位系統(tǒng)是保證井下工作人員安全、實(shí)現(xiàn)快速救援的重要手段。論文首先分析了目前我國礦井生產(chǎn)中的安全管理現(xiàn)狀，根據(jù)礦井特殊的生產(chǎn)環(huán)境結(jié)合射頻識別技術(shù)原理提出了系統(tǒng)的功能要求、技術(shù)參數(shù)和整體結(jié)構(gòu)，確定了本設(shè)計(jì)的總體方案:然后重點(diǎn)論述了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集站與標(biāo)簽的硬件設(shè)計(jì)，給出了系統(tǒng)的管理軟件和應(yīng)用程序的流程圖。針對人員定位系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的選擇上，論文對現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場常見技術(shù)，包括RS485總線、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN現(xiàn)場總線、基金會現(xiàn)場總線(FF，F(xiàn)UNDATIONFIELDBUS)和PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行了對比，認(rèn)為CAN現(xiàn)場總線在性能、協(xié)議、抗干擾以及成本上都具有一定的優(yōu)勢。本文主要完成井下網(wǎng)絡(luò)部分的硬件設(shè)計(jì)，主要包括井下主要傳輸途徑的選擇，井下監(jiān)測分站的硬件設(shè)計(jì)，井下網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的通信接口的設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試證明，本系統(tǒng)完全可以應(yīng)用到煤礦滿足井下人員跟蹤定位的要求。也可以添加更多的功能模塊對系統(tǒng)做不同的擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)語音、短信等功能。用什么方法、什么手段來實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)管理，一直是煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域中技術(shù)人員和管理者追尋的目標(biāo)，特別是礦工在井下的動態(tài)情況更是關(guān)注的重點(diǎn)。RFID技術(shù)不僅可以識別高速運(yùn)動物體，并可同時識別多個標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對下井人員進(jìn)行考勤記錄、定位記錄、追蹤記錄，實(shí)時掌握井下每個工作人員的動態(tài)信息及工作人員在井下的位置分布情況，并可對歷史記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)打印等?；诖?，本文研究了RFID技術(shù)及其在井下人員定位中的應(yīng)用。據(jù)調(diào)查煤礦事故占工礦企業(yè)一次死亡10人以上特大事故的 %%(2002一2005年)。既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人為因素以及國家的體制、煤礦企業(yè)管理不善等因素。但是，現(xiàn)有的礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測對象主要有兩種，一是環(huán)境安全監(jiān)測:監(jiān)測各種有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如瓦斯?jié)舛取⒁谎趸?、氧氣濃度、風(fēng)速、空氣溫度、壓力、粉塵濃度等等。然而，目前國內(nèi)煤礦正在使用的該類監(jiān)控系統(tǒng)，并不能實(shí)時提供井下工作人員的具體位置與分