基于RFID煤矿厂安全智能化监控系统.docVIP

基于RFID的煤矿厂安全智能化监控系统 引言 　　本文设计的智能化监控系统，主要是将矿井中采集的甲烷等有害气体的浓度数据通过总线型网络定时传送到地面监管中心的PC中，使用软件平台进行数据存储。PC根据收到的数据可以实时监测有害气体的浓度，超过安全阈值可自动报警。同时，井下工作人员和重要设备配备的射频识别（RFID）模块通过井下固定监控点定时向监管中心传送他们的位置数据，平时用做人员的考勤记录和设备的管理与调度，一旦发生意外事故，将有利于人员和设备的救援与疏散。 1. 射频识别技术 　　射频识别技术（Radio?Frequency?Identification?Technology）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米。 2. RFID系统工作原理 　　典型的RFID系统包括可编程数据的电子标签，读写器以及处理数据的远端计算机三个部分。电子标签也就是射频卡，具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、控制模块和接口电路组成，通过调制的RF通道向标签发出请求信号，标签回答识别信息，然后读写器把信号送到计算机或者其他数据处理设备。 　　在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，其中保存有约定格式的电子数据。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入该磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，从而达到自动识别物体的目的。射频识别系统的结构与信息传递方向见图1。 ????图1?射频识别系统构成原理与信息传递示意图? 2.1 RFID的分类 　　按照工作频率的不同，RFID系统可分为低频、中频和高频系统。低频系统一般工作在100KHz-500KHz；中频系统工作在10MHz-15MHz左右，主要适用于识别距离短，成本低的应用中；高频系统可达850MH-950MHz及2.4GHz-6GHz的微波段，适用于识别距离长，读写数据速率高的场合。 2.2 RFID的特点及在本设计中的应用 　　RFID系统最大的特点就是非接触识别，因此可以同时识别多个电子标签及高速运动的标签。它以无线方式通信，无需外露电触点，电子标签的芯片按不同的应用要求封装，可以抵抗恶劣环境。 　　本设计采用广播发射式射频识别系统，井下所有监控点使用的RFID均采用有源工作方式。井下监控点分为两种形式：固定监控点和移动监控点。根据RFID的工作原理，固定监控点上的RFID相当于只收不发的读写器，移动监控点上的RFID相当于电子标签。 　　设计中使用的射频芯片为Chipcom公司的CC1000，具有单片RF收发的特点。?收发分开设计的CC1000具有抗干扰能力强、通信速率高、体积小巧、功耗低、性能稳定、性能价格比高等优点。考虑到成本等方面的问题，设计时RFID采用的工作频率为433MHz，经过试验测试，证明在传输距离及数据可靠性等方面，可以达到本系统的功能要求。 ?3. 系统功能设计 ?3.1 实时监测有害气体的浓度数据 ????将气体传感器采集的数据（一般为有害气体，如甲烷）进行A/D转换后，保存在微控制器MCU中，数据经过井下网络传输，最终传送至监管中心PC的操作平台。计算机将气体浓度数据存入数据库，并进一步判断是否处于安全范围内，若超过规定阈值则自动报警。 3.2 井下人员及重要设备查询及考勤功能 ????系统将RFID接收到的信息定时传送至远端监管中心PC中，可实时检测井下人员及重要设备的分布情况。通过操作平台软件可以查询各个RFID所在具体位置并根据需要迅速进行人员及设备的调配。同时，利用保存在PC机中的数据也可实现工作人员的考勤功能。 ?3.3 安全保障功能 ????丢失报警：当工作人员工作超过规定时间，或者超过规定位置，自动报警并在操作平台上提供相关人员名单。 ????救护搜寻：对矿难现场被困人员进行搜寻和定位，可以便于开展救护工作。  3.4 信息联网功能 ????作为整个煤矿的信息网的一部分，可以提供功能完善的数据库，随时调用该煤矿在一段时间内的气体环境数据以及相关人员和设备的统计数据，以利于科学研究和对人员设备等进行管理。?系统组成与结构 ????整个系统由两个部分组成：井上部分和井下部分，如图2。 井上部分