基于RFID煤矿安全跟踪监控系统的研究与设计

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近年来煤矿安全跟踪监控系统得到广泛应用,由于井下地理环境复杂,如果监控设备越多,对于系统的要求就越高,构建造价与各项成本就越高,维护起来也比较困难。因此为了减少井下监控设备的数量,降低构建成本,我们提出了基于RFID(Radio Frequency Identification)煤矿安全跟踪监控系统。基于RFID煤矿安全跟踪监控系统是利用RFID技术实现对矿工的实时跟踪定位,同时利用传感器实现对井下环境数据的实时监控,该研究可有效控制煤矿井下安全事故的发生。煤矿安全跟踪监控系统研究的核心任务是对井下矿工精确定位的同时对井下环境进行实时监控。本文综合运用了 RFID射频识别技术,解决上述各种问题,其主要研究内容如下:(1)井下人员多点定位算法的优化。由于定位估计位置是由每个定位节点决定的,依据每个定位节点不断迭代优化定位估计位置,当定位误差大于模型临界值时,删除该定位节点,不用该定位节点进行定位。同时在每次迭代的过程中,定位测距信号得到不断优化,异常波动信号减少,定位精确度提高。(2)集成各类传感器的RFID阅读器的设计。利用片内集成了强大8051处理器和RF收发器等功能部件的CC2530芯片作为阅读器的处理器模块和射频模块,设计各类传感器的转化电路,将传感器集成于阅读器上。(3)基于优化算法的井上安全监控系统的设计。根据员工的工号,可查询当前该员工的具体位置以及其历史运动轨迹;根据巷道或者作业区编码查询到该巷道或者作业区内每个时段的各项环境数据;对矿工的个人信息,井下煤矿的地理信息,RFID电子标签信息和RFID阅读器信息进行管理(增、删、改、查)以及事故的预防与急救。把传感器集成于RFID阅读器上,设计出基于优化算法的井上安全监控系统,实现了对井下矿工精确定位的同时对井下环境进行实时监控,减少井下监控设备的数量,降低了构建成本。提出的井下人员多点定位优化算法,减小了定位误差,提高了定位精确度。研究成果表明该系统可有效控制煤矿井下安全事故的发生,减少人员财产的损失。
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