用RFID技术实现煤矿井下人员跟踪定位系统的硬件设计与研究

摘要

随着无线射频识别技术的日益成熟和广泛应用，针对我国目前煤炭行业生产安全现状，将无线射频识别技术应用到井下进行人员跟踪定位，是解决煤矿安全问题的方法之一，也是矿山实现全面提升安全生产信息化管理水平，加强以灾害预防、搜救为主要目标的安全生产长效机制，是我国煤炭行业安全生产工作的必由之路。
　　本文介绍了一种用RFID技术实现井下人员跟踪定位系统的硬件设计。整个系统利用RFID技术进行无线数据采集，通过CAN总线将信息传输到地面监控主机并组成网络实现信息共享。在井下入口、巷道、作业面的交叉道口等需要监控的主要位置安装一定数量的监测分站，下井人员按照要求佩戴装有射频标签的固定的安全帽下井作业。当井下人员经过井下安装的发射天线工作区时，装在安全帽内的射频标签识别卡进入高频发射天线工作区域后即被激活开始工作，将卡内载有识别码的信息经卡内高频模块发射出去，分站获取人员携带的标签信息，系统自动采集该人员经过的时间、地点信息，经CAN总线传输至地面的监控室计算机，完成预设的系统功能。
　　本文主要完成井下网络部分的硬件设计，主要包括井下主要传输途径的选择，井下监测分站的硬件设计，井下网络与地面网络的通信接口的设计，经实验测试证明，本系统完全可以应用到煤矿满足井下人员跟踪定位的要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题的提出

2 RFID射频识别系统介绍

2.1 RFID射频识别系统的组成

2.2 RFID射频识别系统的基本工作原理

2.3 RFID射频识别系统的工作频率及符合的国际标准

2.4 RFID射频识别的系统类型

3 用RFID实现井下人员跟踪定位系统的设计

3.1 系统的总体设计思路及主要功能

3.2 井下网络的组成及功能介绍

3.3 井下网络系统的频率选择

3.4 射频标签的选型与设计

4 井下网络的设计

4.1 传输总线方式的选择

4.2 防碰撞算法的选择

4.3 分站位置号及分站间距的设置

5 井下分站的硬件设计

5.1 微控制及存储器模块设计

5.2 射频收发模块设计

5.3 时钟模块电路设计

5.4 报警模块电路设计

5.5 通信模块CAN总线接口电路设计

6 井下网络与的地面网络通信接口设计

7 实验与结论

7.1 系统测试与结果分析

7. 2 系统的待改进之处

参考文献

致谢