论文研究-基于RFID的井下人员定位系统 .pdf

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基于RFID的井下人员定位系统,丁琳 ,陈春,无线射频得到新的发展和应用,RFID无线射频识别技术得到越来越广泛的应用,本文根据矿业生产的特点以及现行比较流行的无线射频技��
国科技论文在线 http://www.papcr.cdu.cn 加了节点个数,∏前常用的总线网络般节点数都较少,为了能满足系统的需求,我们采用 将一定数量的读写器先用RS485组成小网,设立基站。再将各基站通过CAN总线来组成整 个网络。基站将读写器读取并发过米的数据进行收集,再通过CAN总线网络将数据传输到 :位机 213人员定位的软件界面 人员定位软件系统由操作界面,以及数据库系统缃成ε将人员位置信息数据入库,为了 侏证人员数据的可靠接收,我们将标签设定成重复发送。这就会带来数据重复的问题,在数 入库后我们根据时间戳和读写器的ID来对薮据进行删减,在查询数据里实时的更新付个 人员的位置信息,并且可以通过软件模拟绘图配合GIS地理系统图米现实人员所处的位置。 3.系统的硬件设计 3.读写器的设计 读写器出无线接收模块,天线,MCU以及电源组成。天线可采用吸顶式天线安装在巷 道的顶部,电源由防爆电源箱提供。尢线收发芯片的选择也是十分重嬰的工作,目前井下定 位RFID所采用的通信频率多是1GHz以上。这个频道有它的优势就是读写距离远,可是 井下的特殊地理环境使得它的优势不那么明显。超髙频的绕射能力比较差,最终我们选择的 无线接收模块采用的是 NORDIC公司的Nr9e4片,它的⊥作频率有433MHz868MHz 和9I5MHz三种可选择。该芯片的特点有内嵌8051单片机,工作电压低,内部有VDD电 源监控,极低的功耗,采用载波检测技术,提高了读写的防冲突性和移动标签的读取性。由 于接收的数据不是很复杂,所以对MCU的要求不是很高,该芯片就能很好的满是要求。使 读写器的设计更加简单 AN (0) AN2 7 RAM RAM ANT1(20 AN1 (281 7.channel AN221 AND (20) VDD PA(19 AREF (01 converter BIAS XTAL Microcontre。ler oscilator vSs(18) PWM WATCH RTC timer Osci ator DOG 33(22) Power memt Reset Port logic 6. Ch programmable VDO(25 Wakeup H计计醋 品器落 25320 EEPROM 图3接收心片的结构图 3.2标签的设计 标签由无线发射芯片,MCU,电源组成。标签的无线发射芯片采川 NORDIC公司的 国科技论文在线 http://www.papcr.cdu.cn NrP055芯片,由于其数据传输接口是SPI接口,所以在选取MCU是选取有SPI总线的51 单片札。在选取电源时考虑到人员的移动性和标签携带的方便性,所以电源采用纽扣电池, 由于该芯片的供电电压低,而且功耗很低,所以纽扣电泡能够满足要求。另外芯片工作吋的 电流只有几宅安,所以满足井下安仝要求,无需添加防爆外壳,可以使标签体积更小,便于 携带。 反源否后§§言 西型〗⑧§盛8 岛 XC1(14 MISO (10) os(11) Voltage Crystal SCK (12) interface regulators oscillator Xc2:15 TX-addr CSN (13) RX onfig-reg TRX CE(1) LL PWR UP (2) Shock Burst TX EN (2) Demod Dataslicer Frequency CRC code Synthesiser decade AM 7 Addre DR(8 decode ANT1 (20) PA UPCLK GFSK ANT2(21) Mancheste IREF (23) decoder 图4Nr1905内部结构图 4.读写器和标签的软件设计 41标签程序设计 开始 为了保证人员位置信息不丢尖,也就是准确的 被读写器读取,我们将标签设成重复发送方式,根 据读写器安装的距离来设定好适当的时间间隔,这 初始化 些通过写芯片配置命令很容易控制,芯片再进入读 写区域內,就开始对信道进行载波检测的监听,如 果信道空闲那么标签就可以发送数据(发射方式为 no 有无载波? 特有的 Shock Burst方式),当数据发送完毕时就可 以根据配置命令来判断数据是否重复发送,并做相 yes 应的处理。 发送身份码 图5份ID发送流程 国科技论文在线 http://www.papcr.cdu.cn 4.2读写器程序设计 开始 读写器的主要功能就是提供个能量场, 和标签进行通信。接收身份标签发送过来的数 据。MCU初始化后读写芯片就开始进行载波 初始化 监听,如果有标签发送数据,在完成载波检测 和地址匹配的判断后就开始接收数据,芯片其 有自动校验功能,如果校验错误就重新接收 有无数据接收? no 在完成对数据的正确接收之后,读写器将数据 发送至基站,再由基站向上位机传送 yes 5.结束语 接受数据 随着无线技术的高速发展,会在越来越多 的领域得到应用。井下人员定位的现实意义十 no 校验正确否? 分重大,RFI技术在井下人员定位中将会得 到很好的利用和发展,虽然该系统的设计还不 yes 能定位。现在的技术还达不到能监控人员任意 时刻的精确位置。要想精确定位首宄婁实现內 络覆盖,一方面是成本问题,一方面是技术问 发送数据至基站 题。随着技术的《速发展,相信公有史好的定 位方案出来 图6读写器接收流程图 参考文献 []李洪宇.《井下人员定位系统》[D].济南:山东科技大学,2004 2]迟东民,《基于CAN总线分布式监挫系统的设计与实现》[D].西安:西安电子科技大学,2005 「3]游战请,李苏剑,《无线射频识别技术(RFD)理论与应用》[M].电子工业出版社,2004.10 [4NprdiC.nrf9esLeb/ol].hulp://www.nvlsi.no,January2004 [5]nprdic.Singlechip433/868/915MhzTransceivernrf905[eb/Ol].http://www.nvlsi.no,jun2004 System of Mineworkers Orientation Based on RFID Dinglin, Chen chun, Yang lixiang School of information and electrical engineering, China university of mining and technology CUMT, Xuzhou(221008 Abstract Radio frequency has its new development and application. The technology of Radio frequency identify (RFID has been used in a large area. This paper analysed a system of mineworker orientation based on RFId according to the specific of mine work and the popular technology of radio frequency. Then we introduced the theory of RFID. And also introduce the hardware and software design of reader and tag Then we described how to built the wireless network. at the end we looked forward of rfid's development and its direction Keywords: RFID, Mineworker orientation, Radio frequency, Reader, Tag 5

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