基于射頻識別技術與CAN-485總線的礦井人員定位識別系統(tǒng)的研究.pdf

1、安全生產(chǎn)、保障礦工的生命安全是煤炭行業(yè)永恒的主題，研制新型的煤礦井下人員定位識別系統(tǒng)是保證井下人員安全、實現(xiàn)快速救援的重要手段。現(xiàn)有的礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是災前預警系統(tǒng)，監(jiān)測對象主要是環(huán)境安全參數(shù)、生產(chǎn)過程及生產(chǎn)工藝，不能實現(xiàn)井下人員的定位。井下員工的具體位置與分布情況等重要數(shù)據(jù)不能及時傳到井上監(jiān)控中心，這些都是礦難事故頻發(fā)而營救效率十分低下的癥結所在。因此，建立一套完善的煤礦井下人員定位識別系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實意義，這也是本文主要的研究

2、目的。 首先，本文在大量調(diào)查研究的基礎上，介紹了該領域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并深入研究了煤礦井下人員定位識別系統(tǒng)所涉及的兩大關鍵技術——射頻識別技術和現(xiàn)場總線技術，并基于這兩大技術提出了一種煤礦井下人員定位識別系統(tǒng)的總體設計方案。 本文以井下系統(tǒng)為開發(fā)主體，分別從硬件和軟件兩大方面入手，完成了射頻識別系統(tǒng)的設計開發(fā)和總線通訊網(wǎng)絡的組織架構。 硬件方面，在查閱大量技術資料的基礎上，結合相關市場調(diào)查對比，確定了系統(tǒng)硬件選

3、型，利用nRF2401無線射頻芯片、MSP430系列單片機和AVR系列單片機，完成了射頻識別系統(tǒng)中的核心裝置——無線射頻收發(fā)終端的電路設計以及CAN-485網(wǎng)關的設計，并結合實際操作和實驗中出現(xiàn)的問題，給出了系統(tǒng)抗干擾方面的建議。 軟件方面，本文針對無線射頻識別技術中的一大難題——標簽防碰撞問題展開研究，在深入研究分析現(xiàn)有解決方案ALOHA算法和二進制搜索算法的基礎上，提出一種基于碰撞位數(shù)量與位置信息的防碰撞算法——碰撞位檢索算

4、法，充分利用碰撞位信息，提高防碰撞效率。文中詳細闡述了新算法的設計思想、實現(xiàn)方法，并給出了相關理論證明，實驗結果證明，該算法較以往算法能顯著減少防碰撞識別過程中的數(shù)據(jù)發(fā)送量，提高射頻識別效率，從而有效地解決了射頻識別過程中的標簽碰撞問題。在對CAN總線技術規(guī)范和通訊協(xié)議學習研究的基礎上，本文還完成了CAN-485復合網(wǎng)絡的通信軟件設計。 最后，對本文所做的工作和取得的成果加以總結，并指出不足之處和需要進一步研究的工作。