【正文】 線頻射來獲得工作電源的電子標簽，它將接收到的無線射頻能量轉換成為標簽工作電流。具體見圖33所示。這一標簽會支持電子產(chǎn)品碼標準。Smartcode公司宣布他們擁有一項專利的生產(chǎn)過程可以降低射頻標簽的生產(chǎn)成本。由于集成電路的飛速發(fā)展，工藝水平地不斷提高，制造低成本標簽己經(jīng)指日可待。與廉價的條形碼相比，RFID標簽昂貴的價格，讓眾多廠商望而卻步。目前常用的RFID國際標準主要有 ISO/IEC18000標準，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)結構無限制，因此可用于EPC。目前，EPC標準在案例方面和企業(yè)支持力度方面具有一定的領先優(yōu)勢，已經(jīng)成功地實現(xiàn)了從GENI到GENZ的演進，許多符合GENZ的產(chǎn)品已經(jīng)面世。也有人說是EPC和UID兩大系列。相應的，射頻標簽在讀取數(shù)據(jù)時不用參照數(shù)據(jù)庫可以直接確定代碼的含義。例如，標簽能夠提供產(chǎn)品生產(chǎn)，運輸，存儲情況，也可以辨別機器，動物和個體身份。射頻標簽根據(jù)商家種類的不同能儲存從512字節(jié)到4兆不等的數(shù)據(jù)。電子標簽是由IC芯片和無線通信天線組成的小標簽。進行標簽與閱讀器之間的身份驗證等。對于復雜系統(tǒng)，控制單元還可能具有以下功能執(zhí)行防沖突算法。控制與標簽的通信過程。接收并調制來自標簽的高頻信號。閱讀器的高頻接口主要完成如下任務產(chǎn)生高頻的發(fā)射功率，以啟動標簽并為其提供能量。，進而控制發(fā)送的信息，或者將接收到的模擬信號解碼成數(shù)字信號，進行數(shù)據(jù)解碼、防碰撞等。主要包括以下軟件，控制天線發(fā)射的開、關，控制閱讀器的工作模式，完成與主機之間的數(shù)據(jù)傳輸和命令交換等功能。閱讀器的基本構成分為兩個部分硬件部分和軟件部分。，具有防沖突能力。一般閱讀器主要有以下功能，標簽與閱讀器之間可以進行通信。我們通過計算機應用軟件來對射頻標簽寫入或讀取其所攜帶的數(shù)據(jù)信息。在射頻識別系統(tǒng)中，除了具有兩個基本的構成部分外，為了能更好地完成無線射頻識別技術的識讀功能，還需要用到中間件、外部計算機(上位機主系統(tǒng))等附屬設備。不同的射頻卡能量來源不同，有源標簽自帶有電源模塊，而無源標簽則靠閱讀器天線發(fā)射的能量信號獲得能量驅動后端電路工作。閱讀器一般由天線、通信模塊、控制模塊和接口電路組成。 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。:遠距離系統(tǒng)的典型作用距離為11Om，個別系統(tǒng)具有更遠的作用距離。和密藕合系統(tǒng)一樣，遙禍合系統(tǒng)利用的也是射頻標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，導致電磁泄漏量增大，禍合獲得的能量就比較小。:遙禍合系統(tǒng)的典型作用距離可以達到lm。密藕合系統(tǒng)的工作頻率一般局限在30MHz以下。在實際應用中，通常需要將標簽插入到閱讀器中或者將其放置到閱讀器天線的表面。根據(jù)射頻識別系統(tǒng)作用距離，標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)和遠距離系統(tǒng)。射頻識別系統(tǒng)中的標簽與閱讀器之間的作用距離是射頻識別系統(tǒng)的一個重要指標。在該區(qū)域中，輻射場的角度分布與距離無關。對于通常的天線，此區(qū)域也稱為菲涅爾區(qū)。輻射場區(qū)的電磁場已經(jīng)脫離了天線的束縛，并作為電磁場進入空間。如果在其附近還有其他金屬物體，這些物體會以類似電容、電感藕合的方式影響儲能場，因而也可以將這些金屬物看作組合天線(原天線與這些金屬物組成的新的天線)的一部分。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。通?？梢愿鶕?jù)觀測點到天線的距離將天線周圍的場劃分為三個區(qū)域。電子標簽和閱讀器通過各自的天線構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。當前，RFID系統(tǒng)在各項應用中的研究熱點主要集中在技術標準、標簽成本、技術研究和應用等幾方面。同時，與現(xiàn)代通信及計算機技術相結合，可以實現(xiàn)跨行業(yè)、跨地區(qū)的應用。其中，我國的第二代公民身份證是射頻識別技術應用最大的一個項目。在歐洲、北美、大洋洲、非洲南部及亞太地區(qū)，射頻識別技術被廣泛應用于很多行業(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。隨著迅速發(fā)展的大規(guī)模集成電路技術和不斷擴大的生產(chǎn)規(guī)模，射頻識別設備的成本將不斷降低，其應用領域將越來越廣泛。另外，射頻識別技術總體成本一直處于下降之中，可以預計在未來的幾年之內(nèi)射頻識別技術將取代條形碼掃描技術以及IC卡識別技術。射頻閱讀器可以同時識別多個標簽甚至可識別高速運動物體，操作快捷方便，實現(xiàn)了無源和免接觸操作，應用便利，無機械磨損，壽命長。當某個商品貼上一個電子識別標簽后，從它在工廠的流水線上開始，到被擺上商場的貨架，再到消費者購買后結賬，甚至到標簽最后被回收的整個生產(chǎn)、運輸和銷售過程都能夠被追蹤管理。通過相距幾米到幾百米距離內(nèi)閱讀器發(fā)射的無線電波，可以讀取識別標簽內(nèi)儲存的信息，識別電子標簽代表人、物品或者器具的身份。第三章 RFID技術研究3．1 概述射頻識別技術(RFID即 RadiorrequeneyIdentification的縮寫)，是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對目標加以識別并獲取相關數(shù)據(jù)。首先，制定了應用程序的整體框架完成PC機與閱讀器的通信，然后對系統(tǒng)中所要完成的各個操作流程進行設計，給出流程圖。因本項目規(guī)模較大，在該項目的進行中，便攜式電子標簽卡的相關設計將是本人研究的重點。(3)數(shù)據(jù)采集站(閱讀器)與標簽(電子標簽)的設計閱讀器與電子標簽的設計分為硬件設計和控制程序兩個模塊來完成。（2）RFID技術的研究這個部分集中研究了RFID技術的技術標準、標簽成本、標簽選取、工作頻率的技術研究和應用等幾方面?；诖四康?，文中把整個課題的研究任務分為以下四個部分來完成:(l)總體方案設計這個部分首先介紹射頻識別系統(tǒng)的原理、工作方式以及射頻識別技術的物理基礎及相關技術，然后對射頻識別系統(tǒng)中的讀寫器與應答器進行簡單的介紹，最后確定整個系統(tǒng)的總體方案。這篇論文的目的就是利用射頻識別技術來設計一個礦井信息采集與定位系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集分站的設計主要考慮了它與各個閱讀器的傳輸距離和通信方式問題。閱讀器由無線射頻接收模塊，CPU處理模塊，外擴SRAM模塊，顯示模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成，負責實時監(jiān)測電子標簽的存在，并將檢測到的電子標簽的編號和時間數(shù)據(jù)存儲到外擴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，同時顯示電子標簽編號:在閱讀器器的設計過程中，考慮了如何判別電子標簽的移動方向問題。電子標簽采用無線射頻NRF24EI芯片，負責對員工編號的發(fā)送。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簽組成，閱讀器固定安裝在巷道的進出口、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，不斷地進行數(shù)據(jù)巡檢和信號采集。(3)數(shù)據(jù)通信服務器數(shù)據(jù)通信服務器負責收集與發(fā)送井下信息，它是整個井下人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源。 (2)數(shù)據(jù)庫服務器 后臺數(shù)據(jù)庫使SQL Server2000 ，這是一種關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫服務器中存儲著系統(tǒng)所需要的各種有效信息，包括人員及閱讀器基本信息、人員井下實時定位信息、井下標簽的信息等。(1)系統(tǒng)客戶端 系統(tǒng)客戶端是整個井下人員定位系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)操作平臺，客戶端從數(shù)據(jù)庫中提取有效 信息，在操作界面上顯示井下人員信息，包括實時定位信息、各類查詢信息和統(tǒng)計信息，并對一些基本信息進行有效操作。井上部分由中心站主機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計中介紹。整個系統(tǒng)又可分為井上部分和井下部分兩個部分來介紹。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標簽n標簽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)結構圖大體工作過程為：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,安裝在礦燈上的員工標簽（即電子標簽），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)舛燃爱斍暗臏囟鹊拳h(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、位置和動目標特征的數(shù)據(jù)編碼信號后，作進一步地分析處理，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確地查詢各種信息。井下主要由采集站、閱讀器、電子標簽、防爆電源等組成。 第二章 總體方案設計整個礦井目標監(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)。最后對論文進行了總結和展望。在數(shù)據(jù)庫部分介紹了數(shù)據(jù)庫訪問技術，針對井下人員定位的需要進行了數(shù)據(jù)庫需求分析和邏輯設計。第5章是RFID系統(tǒng)井上部分的設計，在系統(tǒng)分析部分給出了算法流程圖和仿真結果，標簽分析，閱讀器與標簽通信模型，系統(tǒng)組網(wǎng)分析，以及操作可行性分析。第4章是對井下系統(tǒng)的設計，主要是電子標簽和閱讀器的軟硬件設計。第3章對RFID的技術研究做了詳細的介紹，然后分別對電子標簽和閱讀器展開了闡述，并且詳細的探討了電子標簽的選型，工作頻率的選取，以及標簽的成本等。將RFID射頻識別技術應用于礦井人員定位，對提高煤礦的信息化管理水平，和災害發(fā)生時對井下人員的準確定位以便實施有效的救援具有理論和實際意義。 論文的結構安排第1章簡要介紹了RFID的發(fā)展歷史和當前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，同時對我國煤礦安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀進行了分析。首先，制定了應用程序的整體框架并使用MFC中的MSC0MM控件完成PC機與閱讀器的通信。閱讀器軟件設計主要完成閱讀器與電子標簽的通信流程設計?？刂茊卧O計主要完成單片機與外圍通信接口的研究。在硬件模塊中，按照閱讀器的組成對閱讀器的高頻接口、控制單元以及所使用的天線類型分別進行研究。閱讀器研究閱讀器是整個應用系統(tǒng)的核心，沒有它，根本不能談應用?；诖四康?，本文把整個課題的研究任務分為以下三個部分來完成:RFID技術研究這個部分重點介紹了射頻識別系統(tǒng)的原理組成、工作方式以及射頻識別技術的物理基礎。 論文的研究任務和工作本研究的目的是利用射頻識別技術來設計一個井下人員定位系統(tǒng)，實現(xiàn)人員自動化管理，并為災難發(fā)生時提供可靠的人員位置信息。(4)利用RS485總線進行井下通信不夠靈活現(xiàn)有煤礦井下人員定位系統(tǒng)通信方式大都采用RS485總線，而恰恰是這種半雙工通信的方式?jīng)Q定了該系統(tǒng)僅僅能夠實現(xiàn)位置信息的上傳，不能實時修改井下某監(jiān)控接點信息，不夠靈活。（3）維護量大，成本高像紅外線編碼識別技術需要系統(tǒng)對礦燈進行改造和維護，工作量均比較大。（2）考勤時間長、效率低國內(nèi)一些煤炭科研機構曾利用紅外線編碼識別技術自行研制了井下人員識別裝置，彌補井下人員監(jiān)測的不足。通過查閱資料和現(xiàn)場調研，我發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題:（1）無法實現(xiàn)對作業(yè)人員的情況進行實時監(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。目前國內(nèi)大部分礦井還只能通過傳統(tǒng)礦燈管理等考勤方式來了解下井人員的數(shù)量和情況。國內(nèi)自行研制的通訊設備針對各個煤礦的具體情況，通用性不夠。像美國安菲斯公司與煤炭部安全司、中國國際技術咨詢公司連手在大同礦務局的大同煤峪口礦安裝了中國第一套 PED 系統(tǒng)后就很少在其它煤礦企業(yè)得到應用。在引進吸收國外先進技術的基礎上，國產(chǎn)的 KT6 等多種泄漏通信設備也相繼問世，但是它們大都存在不足:（1）成本高、推廣程度低國內(nèi)曾先后引進國外先進的人員監(jiān)測設備，收效尚好。 存在的主要問題近幾年，國外己經(jīng)成功地將無線通訊和遙測監(jiān)測技術應用到事故搶險中人員搜尋、定位和急救上，但在國內(nèi)因地質條件限制和技術方面的不成熟，成功開發(fā)的實例并不多。國際郵聯(lián)目前已經(jīng)做出決議，并且正在積極推進高效、低成本的RFID射頻識別技術解決方案在世界各國郵政監(jiān)管中的應用。如果目前有關RFID電子標簽的單個條款能得到廣泛接納，RFID射頻識別技術單品級的應用市場份額有可能遠遠超過這個數(shù)字——1年中將有超過萬億的郵件使用RFID電子標簽。自2007年起，RFID射頻識別技術單品級應用是全球最大的RFID射頻識別技術應用市場。標準化將達到：標準化基礎性研究更深入，也更成熟；標準化為更多企業(yè)所接受。讀寫器性能將達到：多功能（與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機工作等）；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。　總體而言，RFID射頻識別技術當前發(fā)展趨于標準化、低成本、低差錯率、高安全性、低功耗。過去的十多年，RFID射頻識別技術得到了快速發(fā)展，逐步被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多的溯源和防偽應用領域。RFID射頻識別技術已經(jīng)逐步發(fā)展成為獨立跨學科的專業(yè)領域。Tec )為專業(yè)致力于RFID產(chǎn)品戰(zhàn)略研究的高科技公司。礦井人員跟蹤定位及考勤管理系統(tǒng)在完成了全部開發(fā)設計、樣機生產(chǎn)加工、實驗室性能測試和防爆檢測檢驗后，成套產(chǎn)品于2004年10月在重慶松藻煤電集團公司二礦、西山焦煤集團屯蘭礦、山西離柳焦煤集團有限公司朱家店煤礦第二坑口等地進行了現(xiàn)場安裝和工業(yè)性試驗。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，這些技術裝備利用不同的識別原理對下井人員進行監(jiān)控、記錄。隨著自動識別技術在國內(nèi)各行各業(yè)的發(fā)展和應用，國內(nèi)一些煤炭科研機構不斷推出新一代的人員自動識別系統(tǒng)，并成功應用于下井人員的管理