RFID和GPRS技术在煤矿人员安全管理系统中的应用研究

摘要

煤矿是一个事故多发性的行业，对煤矿人员的安全管理牵动着国家各级主管部门领导的心，采用先进的科学技术保证煤矿的安全生产，实施科技兴国，科技兴煤，科技兴安战略，建立煤矿安全生产的长效机制，是我国煤矿安全生产工作的必由之路。 RFID技术和GPRS技术是当今最主要的自动识别技术和无线数据传输技术。RFID技术具有保密性强，无接触式信息传递等特点，GPRS技术具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，这两种技术目前广泛应用于物流，公共交通，仓储，数据传输等领域。 本文以RFlD和GPRS技术为基础，设计出一款具有多功能的放置在煤矿井口的读卡设备。本读卡设备可充当基于RFID技术的煤矿人员安全管理系统中的一个子系统，主要以解决井下职工安全为主要目标，利用RFID技术读取射频卡内职工的信息，并进行分析和处理，然后通过GPRS无线传输将收集到的信息和数据传送给上级管理部门，方便上级部门的管理。此设备对于下井人员能够掌握其基本信息，同时对于某一时刻井下的职工数据有具体且准确的记录，方便有关部门进行追踪，方便统计出勤人员的出勤情况，供劳资科及相关部门使用。在本设备中，RFID技术与无线传输技术混合使用，分别用于同一系统中各自最适合的环节，使该课题具有很高的研究价值。 本文对系统的软硬件整体结构进行了规划，在研究了基于ARM7体系结构的S3C44BOX处理器的基础上，完成了时钟电路，包括FLASH和SDRAM的存储器电路，RFID读写芯片接口电路，串口电路，数传模块电路，LCD液晶显示屏接口电路的设计，并定制了适用于此设备的μCLinux操作系统。最后提出了系统的不足和改进之处。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪论

1.1 课题的来源

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的内容

1.4 课题特色

1.5 论文的组织

第2 章系统软硬件技术概述

2.1 嵌入式系统简介

2.2 ARM技术简介

2.3 嵌入式操作系统简介

2.4 RFID技术简介

2.4.1 RFID与电子标签

2.4.2 RFID系统构成及其工作原理

2.4.3 RFID系统的工作频率和工作标准

2.4.4 阅读器的基本结构介绍

2.5 GPRS技术简介

2.5.1 GPRS技术定义

2.5.2 GPRS技术特点

2.5.3 采用GPRS移动数据通信终端的组网方式

2.5.4 GPRS数据传输的协议分析

第3 章具有GPRS无线传输的读卡器的硬件设计

3.1 读卡器硬件设计的总体结构

3.2 读卡器硬件资源介绍

3.2.1 S3 C44 B0 微处理器主要性能

3.2.2 RFID射频芯片ADF7020-1 介绍

3.2.3 西门子MC55 通信模块介绍

3.3 读卡器硬件单元电路设计

3.3.1 ADF7020-1 芯片的外围电路设计

3.3.2 天线匹配网络设计

3.3.2 GPRS数传模块设计

3.3.3 S3 C44 BOX最小系统的设计

3.3.4 存储器扩展电路

3.3.5 RS-232 接口电路

3.3.6 人机交互接口电路

第4 章具有GPRS无线传输的读卡器的软件设计

4.1 读卡器软件的设计思路和开发环境

4.1.1 读卡器软件的设计思路

4.1.2 读卡器软件的开发环境

4.2 操作系统的移植

4.2.1 μCLinux操作系统简介

4.2.2 系统BootLoader的设计和实现

4.2.3 μCLinux内核移植

4.3 读卡器主程序设计

4.4 读卡器各功能模块程序设计

4.4.1 读卡部分的驱动

4.4.2 GPRS模块MC55 的驱动

4.4.3 LCD驱动

4.4.4 按键管理

第5 章 具有GPRS无线传输读卡器的测试与分析

5.1 测试目的

5.2 GPRS数据传输功能测试

5.2.1 测试系统的基本结构

5.2.2 实验测试步骤

5.2.3 实验测试方法

5.2.4 测试结论

5.3 读卡功能测试

5.3.1 读卡功能测试内容

5.3.2 读卡功能测试方法

5.3.3 读卡功能测试结论

5.4 系统测试分析

第六章具有GPRS无线传输的读卡器的可靠性设计

6.1 硬件的可靠性设计

6.2 软件上的可靠性设计

第7 章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文