基于RFID技术的矿下智能监控系统设计与实现

摘要

目前，我国大部分煤矿开采还依靠人工操作，人工矿下开采具有危险性，人为失误和矿下环境异常都会引起矿井重大事故。本文将热点技术RFID技术应用到传统的矿井安全管理上，实现矿井环境实时监控以及人员自动考勤和定位，为保障矿下安全生产、提高生产效率以及增加生产效益提供了先进且实用的解决方案，加快企业实现数字化矿山的步伐。
　　 本文首先介绍了RFID系统的相关理论，随后提出了基于RFID技术的智能监控系统的总体框架，根据矿井特殊环境选择了RFID工作频率以及传感器，并对系统中标签低功耗、定位、防碰撞、系统安全等关键技术进行研究。为了保证数据传输过程中的安全性，本文提出了一个基于门限秘密共享的加密算法，该加密算法实现简单、开销少。接着按照系统的功能模块来选择具体芯片并进行电路设计，将分层思想引入到嵌入式系统设计中，完成相关程序的编写。最后对系统的主要功能模块进行测试并对后续所要解决的问题进行了说明。
　　 本文采用业界最先进的高速嵌入式SoC型无线芯片CC2530以及更增益强干扰射频电路设计，电子标签采用高密度小体积的SMD表面贴装，从而系统具有低功耗、小型化、安全性、超远距离无线传输等特点。此外，考虑到扩展性，系统的设计具有一般通用性，电子标签引出全部IO功能接口和仿真接口，可适用于各种有源射频识别方案。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 RFID技术概述

1．2．1 RFID技术的优点

1．2．2 RFID技术的发展历史

1．2．3 RFID技术的应用现状

1．3 RFID在矿山安全方面的应用

1．4 本文的结构安排

2 RFID系统相关知识

2．1 RFID系统基本组成

2．2 RFID系统工作原理

2．3 RFID系统分类

2．4 本章小结

3 系统总体设计

3．1 系统功能

3．2 系统结构

3．3 系统频率

3．4 系统关键技术

3．4．1 电子标签低功耗设计

3．4．2 防碰撞技术

3．4．3 系统安全

3．4．4 定位技术

3．5 本章小结

4 系统硬件设计与实现

4．1 电子标签的硬件设计

4．1．1 芯片选型

4．1．2 电路设计

4．2 读写器的硬件设计

4．2．1 芯片选型

4．2．2 电路设计

4．3 本章小结

5 系统软件设计与实现

5．1 软件结构

5．2 数据通信协议

5．2．1 通信协议

5．2．2 数据结构

5．3 电子标签的软件设计

5．3．1 无线收发程序

5．3．2 电量检测程序

5．4 读写器的软件设计

5．4．1 传感器采集程序

5．4．2 串口通信程序

5．5 抗干扰技术

5．5．1 电路设计

5．5．2 看门狗技术

5．5．3 数字滤波器

5．6 本章小结

6 系统测试

6．1 数据采集

6．2 无线通信

6．3 数据加密

6．4 人员定位

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录