本文關(guān)鍵詞：基于RFID技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源需求持續(xù)劇增。由于礦井作業(yè)環(huán)境特殊復(fù)雜，礦難事故頻繁發(fā)生，導(dǎo)致其安全生產(chǎn)備受關(guān)注。針對井下人員設(shè)備管理難，礦難事故發(fā)生時(shí)，由于缺乏井下被困人員的可靠信息，救援效率不理想，設(shè)計(jì)一個(gè)礦井人員定位系統(tǒng)，及時(shí)掌握井下作業(yè)人員的活動(dòng)情況，，方便對井下人員、設(shè)備進(jìn)行合理調(diào)度，為災(zāi)后人員搜救工作提供有力依據(jù)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 本文在校企合作項(xiàng)目“礦井人員定位系統(tǒng)”實(shí)際工程研究的基礎(chǔ)上，從應(yīng)用角度出發(fā)，針對礦井安全需要，設(shè)計(jì)一套基于有源RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)解決方案，主要研究工作如下： (1)從系統(tǒng)目標(biāo)、功能和體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，提出了礦井人員定位系統(tǒng)的解決方案：在井下巷道中合理部署閱讀器、參考標(biāo)識卡，使其覆蓋整個(gè)礦區(qū)，攜帶標(biāo)識卡的作業(yè)人員或移動(dòng)設(shè)備處于識別區(qū)域時(shí)，閱讀器獲取標(biāo)識卡信息和信號強(qiáng)度值，并加上本身地址編號，通過CAN總線上傳至井上定位管理軟件，定位管理軟件綜合閱讀器位置、信號強(qiáng)度值、參考標(biāo)識卡的信號強(qiáng)度值，通過定位算法計(jì)算出標(biāo)識卡位置，保存到數(shù)據(jù)庫并更新實(shí)時(shí)畫面。 (2)深入研究基于RFID技術(shù)的無線定位方法，對常用定位算法進(jìn)行了分析比較，并重點(diǎn)分析了基于RSSI的LANDMARC算法，針對實(shí)際應(yīng)用定位時(shí)出現(xiàn)的不足，采用平均RSSI值和方位修正值自校正的方法對其進(jìn)行改進(jìn)，通過仿真實(shí)驗(yàn)，證明了改進(jìn)算法具有更高的定位精度。 (3)針對定位系統(tǒng)中多個(gè)標(biāo)識卡間存在無線數(shù)據(jù)碰撞問題，對RFID標(biāo)識卡防碰撞算法進(jìn)行了研究，通過分析常用防碰撞算法，對動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法進(jìn)行了優(yōu)化，采用hash函數(shù)分配時(shí)隙和分段控制Q值的方法動(dòng)態(tài)調(diào)整幀長度，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化后的算法具有更高識別效率，改進(jìn)算法對軟硬件要求低，實(shí)現(xiàn)簡單，具有較高的實(shí)用價(jià)值。 (4)研究有源RFID設(shè)計(jì)理論，制作了閱讀器、標(biāo)識卡，根據(jù)礦井定位具體需求，對整個(gè)系統(tǒng)分別從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫與定位管理客戶端方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了井下人員實(shí)時(shí)定位、報(bào)表查詢、報(bào)警處理、人員考勤管理等功能模塊。 通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的改進(jìn)型基于RFID技術(shù)的人員定位系統(tǒng)靈活可靠、成本低廉，能有效實(shí)現(xiàn)井下人員定位跟蹤管理，具有較高的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：RFID LANDMARC算法 ALOHA算法 實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) 礦井安全
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TD67
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 RFID 技術(shù)概述10-11
• 1.2 本課題研究背景與意義11
• 1.3 礦井人員定位系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排13-15
• 1.4.1 本文主要研究內(nèi)容13
• 1.4.2 本文章節(jié)具體安排13-15
• 第2章 定位算法的研究與改進(jìn)15-25
• 2.1 礦井人員定位系統(tǒng)的需求分析與總體設(shè)計(jì)15-18
• 2.1.1 礦井人員定位系統(tǒng)需求分析15-16
• 2.1.2 礦井人員定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-17
• 2.1.3 礦井人員定位管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖17-18
• 2.2 RFID 定位技術(shù)介紹18
• 2.3 常見的 RFID 定位算法分析18-22
• 2.3.1 TOA 和 TDOA 定位方法18-20
• 2.3.2 AOA 定位方法20
• 2.3.3 區(qū)域定位法20
• 2.3.4 基于 RSSI 定位方法20-22
• 2.3.5 定位方法的比較與選擇22
• 2.4 基于 LANDMARC 定位的改進(jìn)方法22-24
• 2.4.1 LANDMARC 的不足22
• 2.4.2 改進(jìn)算法描述22-23
• 2.4.3 改進(jìn)算法仿真分析23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 閱讀器與標(biāo)識卡設(shè)計(jì)25-41
• 3.1 閱讀器與標(biāo)識卡的設(shè)計(jì)理論25-30
• 3.1.1 井下通信頻率選擇25
• 3.1.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)25-27
• 3.1.3 數(shù)據(jù)的校驗(yàn)方式27-28
• 3.1.4 數(shù)據(jù)的重發(fā)機(jī)制28-29
• 3.1.5 防碰撞算法29-30
• 3.1.6 天線設(shè)計(jì)要求30
• 3.2 閱讀器與標(biāo)識卡硬件介紹30-35
• 3.2.1 硬件模塊組成結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2.2 閱讀器電路31-33
• 3.2.3 標(biāo)識卡電路33-35
• 3.2.4 硬件實(shí)物圖35
• 3.3 閱讀器與標(biāo)識卡軟件部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-40
• 3.3.1 程序開發(fā)環(huán)境介紹35-36
• 3.3.2 底層通信協(xié)議設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.3 射頻模塊編碼設(shè)計(jì)37
• 3.3.4 閱讀器程序設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.5 標(biāo)識卡程序設(shè)計(jì)38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 RFID 防碰撞算法的研究與改進(jìn)41-52
• 4.1 RFID 系統(tǒng)中的碰撞問題41-43
• 4.2 常見 RFID 防碰撞算法分析43-47
• 4.2.1 ALOHA 算法43-44
• 4.2.2 時(shí)隙 ALOHA 算法44-45
• 4.2.3 幀時(shí)隙 ALOHA 算法(FSA)45
• 4.2.4 動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙 ALOHA 算法(DFSA)45-47
• 4.3 基于 DFSA 的改進(jìn)算法47-51
• 4.3.1 原 Q 值算法47-48
• 4.3.2 改進(jìn)的 Q 值算法48
• 4.3.3 HASH 函數(shù)分配時(shí)隙48-49
• 4.3.4 Q 值參數(shù)優(yōu)化49-50
• 4.3.5 改進(jìn)算法的仿真結(jié)果分析與比較50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 礦井人員定位管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-66
• 5.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)52-57
• 5.3.1 數(shù)據(jù)庫的選擇52
• 5.3.2 數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì)52-56
• 5.3.3 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-57
• 5.4 定位管理系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)57-65
• 5.4.1 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)58
• 5.4.2 用戶認(rèn)證登錄58-59
• 5.4.3 系統(tǒng)配置管理模塊59-60
• 5.4.4 設(shè)備管理模塊60-61
• 5.4.5 地圖管理61-62
• 5.4.6 實(shí)時(shí)定位模塊62-63
• 5.4.7 告警通知模塊63-64
• 5.4.8 考勤管理模塊64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第6章 礦井人員定位系統(tǒng)測試66-75
• 6.1 礦井人員定位系統(tǒng)井下部分測試66-71
• 6.1.1 電氣特性與底層軟件調(diào)試接口測試66-67
• 6.1.2 閱讀器和標(biāo)識卡的頻譜測試67-68
• 6.1.3 閱讀器與標(biāo)識卡的通信識別測試68-69
• 6.1.4 閱讀器與標(biāo)識卡的通信距離測試69
• 6.1.5 標(biāo)識卡的最大移動(dòng)速度測試69-70
• 6.1.6 防碰撞算法性能測試70-71
• 6.1.7 標(biāo)識卡的能耗測試71
• 6.2 井上定位管理系統(tǒng)軟件重要模塊功能測試71-74
• 6.2.1 實(shí)時(shí)定位功能測試71-72
• 6.2.2 緊急呼叫功能測試72-73
• 6.2.3 考勤功能模塊測試73-74
• 6.3 最終完成的硬件部分實(shí)物圖74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果81

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于RFID技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：494346