基于RFID的人员和设备出入坑监控系统及其应用研究
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摘要
随着现代工业的日新月异和社会需求,矿井安全监控在国内外得到了广泛应用和极大的发展,已发展到自动化、智能化控制阶段。计算机技术与通信工程的紧密结合极大地推动了工业自动化的进程。人员与设备的安全是矿井安全系统中的重要监控对象,出入坑监控系统功能目标就是对人员设备于井上或井下状态进行识别判断,从而实现对矿井人员的安全监控与安全设备的监测,最终提高矿井安全管理的智能化、效率和可靠性。
     本文基于RFID(射频识别)技术,在对出入坑监控系统技术的研究现状、发展趋势和存在问题进行分析的基础上,对当前RFID的支持技术,包括硬件设备,上位机软件、单片机以及串口、网络通讯进行了应用研究,重点对井口多目标识别的防冲突算法进行了分析,解决了程序中实行该算法的核心问题,并采用矿山的实际测试数据与系统参数,对系统的监控应用效益进行分析。主要研究工作和成果如下:
     (1)在查阅大量文献的基础上对RFID跟踪定位技术现状、发展趋势及存在的问题进行了系统分析研究;
     (2)在RFID系统基本概念的研究以及对矿业领域的应用特性分析的基础上,确定了出人坑监控系统的系统参数,即采用频段开放的2.45G工作频率,以及远程通信模式;
     (3)通过对RFID硬件技术与通信协议的研究,本文采用列出比较的方法分析了各结构组成的优劣性,并最终得出最优配置方案;
     (4)以Delphi和SOL Server 2000为开发工具研究设计系统上位机,实现了系统信号串口通信、安全监控和数据库功能;根据井口移动节点监控特性写出了计算机可执行的算法,解决了算法中核心问题:井口出入坑状态判别;多目标识别;
     (5)用实际数据对系统应用效益进行分析,针对个别失效现象分析原因并提出相关必要措施。
     通过本次研究,解决了现用出入坑监控系统应用过程中的实际问题。根据坑口移动节点特性设计的硬件配备方案和上位机,能够快速、精确的执行人员与设备出入坑系统监控,极大的提高了矿山工作效率,是矿山安全智能化监控的技术保障。
At present, with modern industry's development and demanding of the social, the mine safety monitoring which has developed at automated and intellectualized control stage, obtained the widespread application and the enormous development both here and abroad. It is the union of the computer and the correspondence that promoted the advancement of industrial automation strongly. The Security of staff and equipments is the most important goal of mine safety monitoring system.The in-out mine achieved its functional objective which is monitoring mine personnel and security equipment by deciding whether mine staff and security equipment are in or out mine, and the efficiency and the reliability of the entire system of intellectualization security management will be raised.
     Based on the technology and application of RFID system,the present situation,developing trends,and the existing problems,this paper researched and analyzed the technical support for RFID,which contains hardware, software, singlechip, serial ports communications and network service,and focused on the the algorithm for multi-target anti-collision identification. Have solved the key problems that how to execute the algorithms which called movement node of well head monitoring in the computer and the feasibility of practical application, adopating real test data and system parameter from a copper mine and analysed the performance of practice application.The main content of this paper are follows:
     (1)This paper analysed of the present situation, developing trends, and the existing problems of RFID tracking and localization technology in detail based on a great of literature;
     (2)Has determined system parameters of the in-out mine monitoring system,which was 2.45GHz working frequency running on a open frequency band and remote communication mode, based on the analysing of basic concept of RFID and application property of mining industry domain;
     (3)Through the research on hardware technology and communication protocol of RFID,this paper compare fit and unfit quality of various structures composition;and established the optimization program for hardwares.Designed and had research on the system superiors machine with delphi and SOL Server 2000, realized the correspondence of system signal serial port, the safe monitoring and the database function;
     (4)This paper had written out executable algorithms according to the property of well head migration node monitoring.Several central problems had been solved:access to pit discriminant; multi-target recognition;
     (5) This paper had analysed the performance of practice application whit real test data, analyzed reason and proposed the related unnecessary measure directed towards some individual expiration phenomenon.
     Practical problem in the process of the execution algorithms has been solved in the paper. The hardware equipment program and software superiors machine designed according to property of the migration node on well head can get an accurate executive system monitoring fastly and simply, and it improved work efficiency, insure the development of mine safety intellectualization monitoring.
引文
[1]Klaus Finkenzeller.射频识别技术——无线电感应的应答器和非接触的IC卡的原理与应用[M].北京:电子工业出版社.2001
    [2]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社.2004
    [3]王磊.再见RFID[J].全国商情·商业经理人,2005,(3):50-52
    [4]NTT COMWARE株式会社.FRID的现状和发展趋势[M].北京:人民邮电出版社.2007
    [5]南非采矿业RFID矿井应用实例.RFID射频快报.2005
    [6]李泉林,郭龙岩.综述RFID技术及其应用领域[J].RFID技术与应用,2006,1(1):51-62
    [7]李锦涛,郭俊波,罗海勇,曹岗,冯波,陈益强.射频识别(RFID)技术及其应用,信息技术快报[J].2004:2(11):1-9
    [8]李波,刘震宇,谢胜利.RFID在现代军事领域的应用探讨[J].电脑与电信,2006(7):16-23
    [9]付晓光.单片机原理与实用技术[M].北京:清华大学出版社;北方交通大学出版社,2004.
    [10]邵贝贝.单片机技术的发展与单片机应用的广泛选择[J].电子产品世界,1999,3:1-4
    [11]尚亮,李文峰,李白萍.基于MSP430F2012和CC1100的主动式低功耗RFID标签设计[J].新特器件应用,2008,10(6):3-5
    [12]张宗平.基于RFID的监管信息系统的设计与实现[J].微计算机信息,200824(23):247-249
    [13]德州仪器中国产品信息中心.TI射频芯片大全,2008
    [14]刘振文,邓毅华,彭友斌.基于CC2500的2_45GHzRFID系统设计[J].电子技术应用,2008,7:76-81
    [15]魏登峰,田华.基于ARM的嵌入式RFID读写器设计[J].微计算机信,2009,25(5-2):190-192
    [16]贾明涛,王李管,张应平,寇向宇.基于RFID技术的出入坑远程监控系统研究[J].微计算机信息,2009,25(26):6-8
    [17]陈有燎,张应平,贾明涛.地下矿山通讯系统与技术现状综述[J].矿业快报,2008,24(8):14-17
    [18]宋明军.大红山铜矿井下综合通讯系统的研究与构建:[硕士学位论文],中南大 学,长沙:2008
    [19]许彦.基于WLAN的三网合一综合通讯系统的研究与实现:[硕士学位论文],中南大学,长沙:2010
    [20]许明情,曹平,仵锋锋.岩土工程远程在线安全监测系统的研究及设计[J].微计算机信息,2008,24(3):23-25
    [21]刘佳,张有光.基于时隙的RFID防碰撞算法分析[J].电子技术应用,2007,33(5):94-100
    [22]喻成,魏亮,李磊.标签防冲撞ALOHA算法研究[J].计算机与数字工程,200735(9):13-15
    [23]尹君,何怡刚,李兵,邓晓,谭阳红,肖迎群.基于分组动态帧时隙的RFID防碰撞算法[J].2009,35(20):267-269
    [24]程文青,赵梦欣,徐晶.改进的RFID动态帧时隙ALOHA算法[J].华中科技大学学报(自然科学版),2007,35(6):14-16
    [25]王蒙蒙,段西强.基于按位排序的射频识别防碰撞算法[J].计算机工程与应用2009,45(11):126-128
    [26]王晓华,周晓光,孙百生.射频识别系统中的防碰撞算法设计[J].北京邮电大学学报,2007,30(2):59-62
    [27]邹和仕,解光军.高频电子标签的防碰撞算法研究[J].计算机工程与应用,200945(26):111-113
    [28]翟永,徐进.一种用于RFID系统的防碰撞算法[J].计算机工程,2009,35(9):272-274
    [29]张瑞子,南琳,胡琨元,田景贺.基于EPC Class-1 Gen-2标准的防冲突算法与改进[J].计算机工程,2009,35(2):24-26
    [30]陈炳才,徐东升,顾国昌,郭黎利.一种基于堆栈存储的RFID防冲突算法[J].计算机应用,2009,29(6):1483-1486
    [31]陈涛.基于RFID的防冲突算法的设计与实现:[硕士学位论文].武汉理工大学,武汉:2009
    [32]皮扬,刘长江.动态分配时隙ALOHA的抗碰撞算法[J].计算机工程,2009,35(7):270-272
    [33]韩磊,张虹,马海波.散列树形搜索反碰撞算法的研究[J].2006,26(12):3019-3022
    [34]崔沂峰,陈平.射频识别技术防碰撞算法的研究[J].科技信息(学术版),2007,2(11):11-12
    [35]熊伟,培俊,梁青.一种基于冲突跟踪的RFID防冲突算法[J].空军工程大学学报(自然科学版),2009,10(3):68-70
    [36]郭雷勇,谭洪舟,郭笑梅,高守平.一种基于盲信号处理的RFID反碰撞方法[M].信号处理,2009,25(11):1078-1080
    [37]叶海浪,廖平,伍昕,周受钦.一种用于RFID系统中的邻道干扰解决方法[J].微计算机信息,2009,5(4):244-247
    [38]王渝,宋学青,佟云峰,李玉惠,杨鹏云.基于CC2500的有源RFID系统的防碰撞算法设计[M].云南大学学报(自然科学版),2009,31(S2):223-225
    [39]曹世华,赵方.2.4G微功耗主动式射频识别系统设计与实现[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2008,26(2):17-18
    [40]罗大庸.通信电源分布式监控系统:[硕士学位论文],中南大学,长沙:2003
    [41]樊昌信.通信原理(第4版)[M].北京:国防工业出版社.2001
    [42]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社.1996
    [43]蒋建文,林勇,韩江洪.CAN总线通信协议的分析和实现[J].计算机工程,200228(2):219-248
    [44]李毅,李红波.基于射频识别的卡车综合自动管理系统的设计研究[J].微计算机信息,2005
    [45]卜艳阁.RFID技术在露天矿卡车运输中的应用:[硕士学位论文],西安建筑科技大学,西安:2008
    [46]http://www.rfidinfo.com.cn/Tech/n1084_1.html
    [47]肖永顺,刘韬.Delphi程序设计[M].北京:人民邮电出版社,2003
    [48]赵万军.Delphi软件项目开发实例[M].北京:电子工业出版社,2002
    [49]刘艺.Delphi面向对象编程思想[M].北京:机械工业出版社,2002
    [50]刘艺.Delphi企业级解决方案及应用剖析[M].北京:机械工业出版社,2003
    [51]刘艺.Delphi第三方控件使用大全(Ⅱ)[M].北京:中国水利水电出版社,2001
    [52]牛兴涛.Delphi6网络实例编程[M].北京:中国水利水电出版社,2002
    [53]RayLISebner,肖雪莲,朱腾辉译.Delphi技术手册[M].北京:中国电力出版社,2003
    [54]李军,张桂英,徐波.Delphi7项目开发实践[M].北京:中国铁道出版社,2001
    [55]谭思亮,邹超群.VisualC++串口通信工程开发与实例导航[M].北京:人民邮电出版社.2003
    [56]ChristoPh Seidler.Redio frequeney identifieation(RFID)OPPortunities for mobilet elecommunieation serviees.Intemational Teleeommunieation Union.Geneva,25 M AY2005
    [57]张奇,李律松,卫建伟.VisualC#数据库项目案例导航[M].清华大学出版社.2005
    [58]范逸之,陈立元.Delphi与RS-232串行通信控制[M].北京:清华大学出版社,2002
    [59]付华杰,张遂南.基于Delphi的串口通信程序设计方法[J].计算机技术与发展,2007,17(10):178-180
    [60]温锦山,唐柱鹏.Delphi串口及语音传真高级编程[M].北京航空航天大学出版社,2002
    [61]赵兰涛,苏彦华.Delphi串口通信技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2004
    [62]赵阳,鲁顺昌,任远林.电子标签销码器的设计[J].2007,20(1):38-41
    [63]项益民,樊棠怀.基于RFID技术的物流管理系统方案设计[J].南昌大学学报(理科版),2005,29(2):188-191
    [64]程学源,邝兵,郭晓渝,田文玉,陈桂育,李茂勇.RFID射频通讯[M].2007,2
    [65]叶绿.RFID通用软件构架研究[J].仪器仪表学,2008,29(8):13-16
    [66]张宏福,肖耀猛,赵广党,王伟.RFID技术在煤矿安全生产中的应用[J].煤矿安全,2006,37(8):48-49
    [67]刘元法,康淑霞.基于RFID技术在矿山井下人员跟踪定位系统的研究[J].矿山机械,2007,3
    [68]左鸿飞,颉新春,王志春.基于FPGA实现Modbus通讯协议[J].化工自动化及仪表,2007,34(4):42-44
    [69]袁万锦,张革.基于RC500的智能门禁控制系统研究[J].河北工业科技,200623(5):281-283
    [70]钱雪忠.数据库原理及应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2005
    [71](美)罗伯,(美)柯尼尔.数据库系统设计实现与管理[M].北京:清华大学出版社,2005
    [72]潘文林.数据库应用系统开发案例与实践教程[M].北京:清华大学出版社,2005
    [73]黄瑛.基于RFID的监狱管理系统设计:[硕士学位论文],浙江大学,杭州:2009
    [74]袁丽欧.沈宏SQL Server 2000开发与编程标准教程[M].北京:清华大学出版社社.2005
    [75]罗运模.完全掌握SQLServer2000[M].北京:人民邮电出版社,2001
    [76]李劲.SQLServer200O数据库设计与系统管理[M].北京:清华大学出版社,2001
    [77]袁鹏飞.SQLServer数据库应用开发技术[M].北京:人民邮电出版社,1999
    [78]王圣礼.超高频射频识别RFID阅读器的设计与实现:[硕士学位论文],浙江大学,杭州:2008
    [79]http://www.hudong.com/wiki/SQL
    [80]ALINOWSKIR, LATTEUXM,SIMPWTD.An adaptive anti-collision protocol forsmartlabels[EB/OL].2001.http://www2.lifl.fr/~simplot/recherche/articles/KLS-ada ptive_acpsl.pdf
    [81]叶俊民.软件工程[M].北京:清华大学出版社,2006
    [82]顾煊.基于RFID的定位跟踪管理技术研究与开发:[硕士学位论文],上海交通大学,上海:2007
    [83]胡利军.射频识别技术在井下矿山人员定位中的应用[J].机电工程技术,2007,36(2):12-13
    [84]徐智文,延青.用Delphi开发监控和管理系统的软件[J].包钢科技.2004,34(1):3-4
    [85]张晖,王东辉.射频技术及其应用的研究[J].微计算机信息,2005(2):13-16
    [86]Dobkin.The RF in RFID:Passive UHF RFID in Practice.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanical Abstracts,1980,23: 337~346
    [87]张伟忠,王继祥,殷炳来,张云.Delphi环境下PC与PLC串行通讯在工程应用中的可靠实现[M].山东科学.2001,22(2):45-48
    [88]蒋甲生.无线射频识别技术探讨[J].科技信息,2007,27(2):312-314
    [89]王坤,林明星.一种人员定位的矿井综合通信系统[J].计算机应用研究,2005,24(2):217-219
    [90]丘理科.矿山井下人员定位系统原理及应用[J].矿山现代化,2007,12(2):28-29
    [91]尹积婷,郭永泉.矿山井下人员考勤定位定位系统[J].测控技术,2007,26(3):80-82
    [92]王艳君,朱绵庆,孙彦彦.基于Delphi的远程监控系统的开发与实现[J].福建电脑,2008,12(2):11-12
    [93]宗国华,陆朱伟,张学武.基于GIS的矿井安全检测系统设计与实现[J].微处理机,2008,8(4):22-24
    [94]谭民,刘禹,曾隽芳.RFID技术系统工程及应用指南[M].北京:机械工业出版社,2007
    [95]刘峰.RFID技术及RFID天线分析[J].中国电子商情(RFID技术与应用),2006,23(5):50-52
    [96]孙传余.基于RFID的井下动目标检测管理系统:[硕士学位论文],山东科技大学,济南:2007
    [97]唐淑霞.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:[硕士学位论文],山东科技大学,济南:2007
    [98]刘志伟.基于ARM的嵌入式图像监控系统研究:[硕士学位论文],西安工业大学,西安:2008
    [99]魏煜欣.矿山井下人员定位系统中无线通信技术研究与开发:[硕士学位论文], 湖南大学,长沙:2008
    [100]沈建华,杨艳琴.2004.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2007
    [101]徐立军.基于RFID的煤矿井下人员定位系统:[硕士学位论文],辽宁工程技术大学,辽宁:2003
    [102]江舒祺,牟志刚.RFID系统中的PCB环形天线设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2007(1):23-24
    [103]Ludwig R,王子宇译.射频电路设计理论与应用[M].电子工业出版社,2002.
    [104]郭帅.远距离RFID读卡器设计[J].大连理工大学研究生网络学刊
    [105]Ngai EWT.RFID research:An academic literature review (19952~2006) and future research directions[J].Int. J.Production Economics,2006
    [106]Vergara A. An RFID reader with onboard sensing capability for moni2toring fruit quality[J].Sensor and Actuators B,2007.
    [107]Hegen D.Element-free Galerkin methods in combination with finite element approaches[J].Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,1996,135: 143~166
    [108]张东晨.RFID应用在煤矿井下机车调度的研究:[硕士学位论文],安徽理工大学,淮南:2008
    [109]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002
    [110]杨健,张慧慧.基于ARM系列S3C4510B和uClinux的面向网络的数据通讯实现[J].微计算机信息,2006.2(2):122-124
    [111]沈建华,杨艳琴,翟晓曙.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004.
    [112]胡大可.MSP430单片机C语言程序设计与开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003
    [113]邢文建,马丽艳,郭子平.Delphi中Ado控件SQL Server数据库开发[J].计算机技术,2005,6(3):12-14
    [114]赵衍栋.PLC与工控机串口通讯应用研究[J].工业计量,2005,15(6):19-21
    [115]程旭松等.80例上手Delphi 7编程[M].济南:山东电子音像出版社,2004
    [116]彭东主.SQL Sever 2000应用开发技术指南[M].北京:清华大学出版社,2002
    [117]韦公远.生活中的放射性危害[J].安全,2006,27(1):47-47
    [118]冯毓.高频辐射的危害和防护[M].2002,10(1):66-66
    [119]http://www.hudong.com/wiki/WI-FI

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