基於RFID的井下人員跟蹤定位係統研究
[摘要] 介紹了射頻識別技術的主要特點和工作原理，采用射頻識別係統能夠對井下人員進行識別，利用計算機網絡進行數據采集、傳送。該係統一方麵實現了井下人員的考勤，另一方麵能夠對02manbetx.com
中人員定位 ，實現快速救援。
[關鍵詞] RFID；射頻識別卡；讀卡器；定位
引言
礦井危險性02manbetx.com
時有發生，井下地形複雜給人員撤離和02manbetx.com
搶救帶來極大困難。若能及早確定井下人員所處的位置，會給營救工作帶來極大方便、節省時間，將人員損失減少到最小。
現有的識別技術，無論是IC卡、手紋識別技術還是紅外線編碼識別技術隻能實現簡單的人員考勤，無法很好解決對多個移動的物體和人員進行快速識別和跟蹤。采用目前國際上正在發展中的自動識別技術，對井下人員、設備進行跟蹤定位在一定程度上能夠保障人員生命安全、減少國家財產的損失。
1 射頻識別技術及主要特點
射頻識別技術(RFID，即Radio Frequency I—dentification)是從八十年代起走向成熟的一項自動識別技術。它利用射頻方式進行非接觸雙向通信，實現人們對各類物體或設備(人員、物品)在不同狀態(移動或靜止)下的識別和數據交換。與同期或早期的接觸式識別技術不同，RFID係統的射頻識別卡和讀卡器之間不用接觸就可完成識別。它具有以下特點：
(1)操作方便，工作距離長，可以實現對移動目標的識別；
(2)無硬件接觸，避免了因機械接觸而產生的各種故障，使用壽命長；
(3)射頻識別卡無外露金屬觸點，整個卡片完全密封，具有良好的防水、防塵、防汙損、防磁、防靜電性能，適合惡劣環境條件(如溫、濕變化大，灰塵多，難以保持卡麵清潔的井下環境)下工作；
(4)對無線傳輸的數據都經過隨機序列的加密，並有完善、保密的通信協議。卡內序列號是唯一的，製造商在卡出廠前已將此序號固化，安全性高；
(5)卡內具有防碰撞機製，可實現同時對多個移動目標進行識別；
(6)信號的穿透能力強(可穿透牆壁、路麵、衣物、人等)，數據傳輸量小，抗幹擾能力強，感應靈敏，易於維護和操作。
2 射頻識別係統的硬件組成和工作原理
典型的射頻識別係統主要包括兩個部分：射頻識別卡和讀卡器。
2．1 射頻識別卡的硬件組成及其工作原理
射頻識別卡的部分是由一個電感線圈和一個電容並聯後接人集成芯片，其工作原理如圖1所示。
當卡片置於讀卡器發出固定頻率的電磁場附近時，由於卡片內的LC諧振電路頻率與讀卡器發射的電磁波的頻率相同，在電磁波的激勵下，使電容C1產生電荷。在電容Cl的另一端接有一個單向導通的電子泵，將電容Cl內的電荷送到電容C2儲存。當所積累的電荷達到一定程度時，電子開關自動打開，為其它電路提供工作電壓。當卡片獲得了能量並產生上電複位後，原本處於“休眠狀態”的卡片被激活並將含有自身種類識別碼標誌、製造商標誌等信息代碼調製到載波上經卡內天線發射出去。
2．2 讀卡器的硬件組成及其工作原理
讀卡模塊是采集射頻識別卡的第一門戶通道，也是讀卡器中最重要的一個功能部件，其內部電路原理框圖如圖2所示。
讀卡模塊內部集成了無線接收電路及發生基波信號的功率輸出電路，配合外部連接的電感線圈(天線)工作。晶體振蕩信號經分頻、選頻、預放電路處理後輸出驅動外部的高頻天線，在天線附近形成高頻電磁場。當射頻識別卡出示在讀卡器的讀出範圍時，卡內電路從電磁場取得電能作為其工作電源並啟動芯片工作，向高頻天線輻射含有串行數據的高頻信號，經讀卡模塊內電路的解調、帶通濾波整形後由OUT腳輸出卡的序列串行信號。
讀卡器采用微處理器控製，通過RS232轉換模塊實現與主控機之間的信息交流。讀卡器可製成便攜式獨立組件，其原理框圖如圖3所示。
3 係統功能設計
將讀卡器安裝在井下一些重要的峒室、危險場合(如盲巷)等需要監控的地方，分布區域的大小可視井下具體環境而定。射頻識別卡內嵌在礦燈中，無需附加攜帶裝備。在井下，員工隻要穿過感應區域，讀卡器就將接收到的數據經傳輸電纜傳送到地麵中心站，處理後保存到數據庫服務器中。可實現的功能包括：
(1)井下人員查詢功能
實時查詢當前井下人員的分布情況(分布區域的大小由讀卡器的分布情況而定)；查詢任一人員某一時刻所處的位置；查詢任一人員當日或某日的活動蹤跡。
(2)安全保障功能
丟失報警：班末清點人員時，如發現人員丟失則報警；或者發現井下人員超過規定時間，自動報警提示並提供相關人員的名單。
救護搜尋：可對02manbetx.com
現場被埋人員進行搜尋和定位，以便及時救護。
(3)統計考勤功能
對下井人員進行下井次數、井下停留時間等信息分類統計，便於考核；與此相應的中長期數據儲存和有關報表的打印。
(4)信息聯網功能
作為局礦MIS網的信息源，具有功能完善的數據庫。可向MIS網提供所需與人員有關的、客觀的、實時的統計數據。
4 結束語
目前，射頻識別技術在國內外發展很快，各種RFID產品也趨於成熟，已被廣泛應用於工業自動化、商業自動化、交通運輸控製管理等眾多領域。然而該技術在煤炭行業中的應用還很少，利用該係統同時識別多個移動目標的特點，以及計算機網絡在數據存儲、傳遞、計算、統計等方麵的優勢，對井下人員進行跟蹤定位，可快速指導礦井突發性事故的救護工作。
參考文獻
1 沈宇超，沈樹群．射頻識別技術及其發展現狀[J] ，電子技術應用，1999(1)
2 修智宏等．無線IC卡考勤及巡更計算機管理係統的設計與實現[J]．計算機工程與應用，2002，17：242 ~243
3 煤炭工業部安全司編．礦井安全監控原理與應用[M]．中國礦業大學出版社，1996．11
