基于RFID的煤矿安全仪表自动发放系统

摘要

随着对煤矿安全的日益重视,矿用便携式甲烷报警仪的使用越来越多。收发耗时、记录信息不准成为煤矿安全生产的一大问题。本文采用RFID射频识别技术、指纹识别技术以及PLC工业智能控制技术,设计并初步实现了煤矿便携式甲烷报警仪自动发放系统。自动发放系统的功能包括仪表的自动发放、人员及设备信息的记录、收发信息的记录及相关操作。
　　本系统总体上采用C/S模式,包括硬件与软件部分。硬件系统由识别模块、工控机控制模块、PLC自动控制模块和发放传输模块组成。识别模块包括人员识别和仪表识别,其中人员识别采用指纹识别,指纹识别算法采用1:l和1:N算法,完成指纹数据的读入、存储、动态查询;设备识别采用RFID射频识别,本文选择使用了欧姆龙V600射频识别模块,深入研究了该识别模块如何实现数据的读入读出,并设计了相关指令来完成该模块对带有射频识别卡的煤矿便携式甲烷报警仪的识别。工控机控制模块接收指纹采集仪采回的指纹后向PLC模块发送指令,并由RFID读卡器读回设备信息。PLC自动控制模块运用PLC自由口通讯协议,完成PC与PLC之间的通讯,实现PLC对上位PC发送的通讯指令的识别,并通过变频器实现对两台三相步进电机的独立控制,其中一台用于仪表的发放,一台用于仪表仓库的定位。仪表发放传输模块采用圆形仓库存储便携式报警仪,采用电机带动皮带完成报警仪的发放。软件系统包括服务器端软件和客户端软件,数据由服务器统一管理,而报警仪的发放控制由客户端(发放柜)实现。服务器端采用MySQL数据库存储数据,服务器与客户端软件采用VB编写。通过实验验证,该系统有效地提高了便携式甲烷报警仪的发放速度,并可以更加完整的、准确的记录了便携式甲烷报警仪的发放信息。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究课题的来源、目的和意义

1.2 相关技术概述

1.2.1 射频识别技术

1.2.2 指纹识别技术

1.2.3 PLC自动控制技术

1.3 自动柜的研究现状

1.4 论文的主要工作和章节安排

第二章 系统的总体设计

2.1 需求分析

2.2 系统硬件结构

2.2.1 识别模块

2.2.2 PLC自动控制模块

2.2.3 发放传输模块

2.2.4 通讯接口

2.2.5 设备选型

2.3 系统软件结构

2.3.1 体系结构

2.3.2 系统结构设计

2.4 本章小结

第三章 识别模块的实现

3.1 人员识别

3.1.1 Biokey识别算法

3.1.2 指纹系统设计

3.2 设备识别

3.2.1 读写设备选型

3.2.2 V600型读写器的通讯协议

3.3 本章小结

第四章 PLC自动控制模块

4.1 实现原理

4.2 硬件连接

4.2.1 PC与PLC通讯的实现

4.2.2 变频器模块实现

4.3 协议设计

4.4 设计实现

4.4.1 S7-200 PLC编程软件

4.4.2 PLC程序设计

4.5 本章小结

第五章 系统软件设计与实现

5.1 服务器管理软件设计

5.1.1 数据库设计

5.1.2 服务器管理软件设计

5.2 客户端软件设计

5.2.1 功能实现

5.2.2 PC与PLC通讯实现

5.2.3 显示发放信息程序

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文