基于RFID技术的矿井人员定位监控系统研究

安徽理工大学硕士学位论文基于RFID技术的矿井人员定位监控系统研究姓名：段银联申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：金林20090601基于RFID技术的矿井人员定位监控系统研究作者：段银联学位授予单位：安徽理工大学相似文献(10条)1.期刊论文张长森.李赓.王筱超.徐景涛.董鹏永.ZHANGChang-sen.LIGeng.WANGXiao-chao.XUJing-tao.DONGPeng-yong基于RFID的矿井人员定位系统设计-河南理工大学学报（自然科学版）2009,28(6)根据有源RFID系统的卓越性能以及超低功耗的芯片特性,结合矿井无线传输的特点,设计了煤矿井下人员定位系统.系统的读写器和标签均采用TI公司的低功耗MSP430F254单片机作为主控芯片,采用CC2500芯片作为射频芯片.采用ASP.NET+SQLSever2000,构建了基于Web的煤矿井下人员定位系统的软件系统.矿井人员定位系统能对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位、查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量等信息,为事故抢险提供科学依据.2.学位论文孔斌基于射频识别技术与CAN-485总线的矿井人员定位识别系统的研究2008安全生产、保障矿工的生命安全是煤炭行业永恒的主题，研制新型的煤矿井下人员定位识别系统是保证井下人员安全、实现快速救援的重要手段。现有的矿井安全监测监控系统是灾前预警系统，监测对象主要是环境安全参数、生产过程及生产工艺，不能实现井下人员的定位。井下员工的具体位置与分布情况等重要数据不能及时传到井上监控中心，这些都是矿难事故频发而营救效率十分低下的症结所在。因此，建立一套完善的煤矿井下人员定位识别系统具有重大的现实意义，这也是本文主要的研究目的。首先，本文在大量调查研究的基础上，介绍了该领域的国内外研究现状，并深入研究了煤矿井下人员定位识别系统所涉及的两大关键技术——射频识别技术和现场总线技术，并基于这两大技术提出了一种煤矿井下人员定位识别系统的总体设计方案。本文以井下系统为开发主体，分别从硬件和软件两大方面入手，完成了射频识别系统的设计开发和总线通讯网络的组织架构。硬件方面，在查阅大量技术资料的基础上，结合相关市场调查对比，确定了系统硬件选型，利用nRF2401无线射频芯片、MSP430系列单片机和AVR系列单片机，完成了射频识别系统中的核心装置——无线射频收发终端的电路设计以及CAN-485网关的设计，并结合实际操作和实验中出现的问题，给出了系统抗干扰方面的建议。软件方面，本文针对无线射频识别技术中的一大难题——标签防碰撞问题展开研究，在深入研究分析现有解决方案ALOHA算法和二进制搜索算法的基础上，提出一种基于碰撞位数量与位置信息的防碰撞算法——碰撞位检索算法，充分利用碰撞位信息，提高防碰撞效率。文中详细阐述了新算法的设计思想、实现方法，并给出了相关理论证明，实验结果证明，该算法较以往算法能显著减少防碰撞识别过程中的数据发送量，提高射频识别效率，从而有效地解决了射频识别过程中的标签碰撞问题。在对CAN总线技术规范和通讯协议学习研究的基础上，本文还完成了CAN-485复合网络的通信软件设计。最后，对本文所做的工作和取得的成果加以总结，并指出不足之处和需要进一步研究的工作。基于射频识别技术与现场总线技术的煤矿井下人员定位识别系统功能强大，性能优越，可有效地提高煤矿的安全生产水平和应急处理能力，满足了现代化矿井的安全监控要求，对煤炭的安全生产必将起到重大的推动作用，具有良好的推广价值和市场前景。3.会议论文高群.刘江霞基于RFID技术的矿井人员安全预警系统设计2008根据矿井安全生产的需要，设计了基于RFID技术的矿井安全预警系统。以带CAN控制模块的PIC单片机PIC18F4580和射频收发芯片CC1100作为读写器的核心器件，使用CAN总线网络实现各个读写器与监控器的通信，设计了射频收发、CAN总线、开关量输出、LCD、报警等模块。对于软件设计，实现了CAN总线的收发程序和基于ISO/EC18000-6c协议的收发器与电子标签间的通信程序，并介绍了其防冲突算法。矿井人员安全预警系统提高了矿井生产的管理效率，保障了矿井的安全生产，实现了人员安全生产监控等功能。4.期刊论文郭芳萍.GUOFang-ping基于CAN总线的KJ150型矿井人员车辆综合跟踪监测系统的应用-煤2006,15(5)介绍了基于CAN总线的人员车辆综合跟踪系统的组成及工作原理,该系统实现了车辆设备管理、考勤统计、紧急事件处理等功能,攻克了电信号辐射、信息传输带宽瓶颈等技术难题,系统实时性强、可靠性高、识别误码率降低到实用化水平.5.期刊论文万国峰工业以太网现场总线矿井人员定位及考勤系统-科技创新导报2007,(35)提出了一种基于FCS的矿井人员定位及考勤系统方案,通过井下现场总线节点的无线射频装置测定井下人员的位置,其它节点监测瓦斯等现场环境数据.当有危险情况出现时,现场总线节点之间相互传递信息,从而指引井下人员逃离及互救.同时通过工业以太网将井下数据及人员位置信息传送到矿井监控中心和上级部门,便于对受困人员的及时救助.6.期刊论文刘继文.汤志平浅谈射频识别技术在煤矿上的应用-山东煤炭科技2005,(3)将射频识别技术用于开发新型煤矿安全管理系统,可对煤矿入井入员进行实时跟踪监测和定位.如果发生灾变,还可立即从监控计算机上查询事故现场人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息.也可利用系统的日常考勤管理功能,对矿井人员进行考勤管理.7.期刊论文方水平.王怀群.FANGShui-ping.WANGHuai-qun浅析矿井人员定位系统中的定位技术-煤炭工程2010,(7)文章阐述了井下人员定位系统中广泛使用的定位技术,分析了的几种定位技术优越性,针对不同的通信要求来选择合适的定位技术.基于ZigBee技术的无线传输网络节点可以移动、组网快速简单、成本低、网络易于维护,和总线结合在一起来完成定位更具有优越性.8.期刊论文郑国生.张东晨使用远距离RFID实现煤矿井下人员定位-黑龙江科技信息2007,(22)介绍了矿井人员定位的要求,应用RFID来实现的优点、实现方式,以及一个完整的人员定位系统的主要框架,主要组成部分的关键技术.系统结合GIS技术实现,并独立成为煤矿井下GIS平台.9.学位论文杨汉华矿用RFID分形天线的设计与研究2008随着无线通信的不断发展，射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)得到了广泛的应用，实现方式各异的射频识别系统进入各种具体的应用场合。目前，各种矿难事故的频繁发生，给人民的生命和财产安全构成巨大的威胁。因此，研究用于矿井下的新型RFID系统，对于正确记录井下矿工人数，保障矿工生命安全和指导各项营救措施的进行具有极其重要的意义。这使得作为RFID系统关键部件的天线设计和研究变得非常重要和迫切。实际上，RFID天线技术的发展对RFID技术的成熟和广泛应用具有理论意义和实用价值。本文首先简要地介绍了RFID技术的相关知识，说明了RFID系统的工作原理和研究热点，并对RFID系统天线的技术指标以及研究状况进行了分析和讨论。然后以矿井人员定位系统为应用背景，根据井下环境以及系统的工作特点，选择合适的分形结构对标签天线和阅读器天线进行了仿真、优化、设计制作以及性能测试等工作。作者的主要工作包括以下几个方面：(1)根据电磁波在矿井巷道传播的衰减特性以及设备具有防爆性等要求的分析与研究，确定了2.4GHz作为系统的频率。(2)设计了一款结构紧凑、体积小、性能稳定的分形标签天线。首先，给出了射频模块以及其匹配网络电路的设计，提出了标签天线的设计要求。然后，通过对印刷倒F单极天线以及印刷Hilbert分形单极天线的仿真研究，确定了标签天线的结构。最后对Hilbert分形倒F单极天线进行仿真与优化设计。(3)在阅读器天线设计方面，首先提出了设计要求，然后给出了一种改进的分形结构，分别采用同轴馈电和缝隙电磁耦合馈电对分形天线进行仿真与优化设计，发现后者更适合矿井人员定位系统对RFID天线带宽的要求。(4)针对前面所设计的标签天线和阅读器天线制作出了实验样品，并利用实验室现有的实验条件，对天线谐振特性和增益进行了测试工作，找出误差原因。最后，利用走廊模型来模拟矿井巷道内的传播环境，对所制作的天线进行了简单的实地测量。本文分析并设计的RFID分形标签天线的应用背景虽然是在矿井下，但由于其具有结构紧凑、体积小、性能稳定等特性，而且成本低，同样适合用于需要大批量标签的应用场合，如集装箱、无停留收费系统等。10.期刊论文孙名奎.王直杰.傅音翔.Sun.MingKui.Wang.ZhiJie.Fu.YinXiang基于RFID的矿井人员及设备跟踪管理系统的设计-微计算机信息2006,22(23)随着RFID技术的不断发展,应用也愈来愈广泛.本文结合矿井生产的特点提出了基于RFID的矿井人员及设备跟踪管理系统的框架并分析了系统功能,在介绍射频识别技术的基础上,对读卡器进行了硬件设计.同时,也对系统的重要组成部分无线通信装置进行了软件设计.本文链接：授权使用：辽宁工程技术大学(lngcjsdx)，授权号：581af75a-4bfc-4ec2-8168-9e1c00b6705b下载时间：2010年10月27日