第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、本章教學(xué)目的掌握煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備意義、組成及工作原理、分類；了解射頻識別技術(shù)的工作原理和讀卡器、標(biāo)簽、天線等組成部分；了解煤礦井下人員定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和常見的幾種煤礦井下人員定位系統(tǒng)等等。二、本章主要內(nèi)容第一節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)概述第二節(jié)煤礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介

重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、射頻識別技術(shù)的工作原理；2、射頻設(shè)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11/12/20221第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、本章教學(xué)目的11/11/20第一節(jié)概述一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義1、必要性

有利于日常井下人員管理和礦井事故發(fā)生后的井下救援工作。《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知（國發(fā)[2010]23號）》要求煤礦和非煤礦山要安裝：

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)井下人員定位系統(tǒng)緊急避險系統(tǒng)壓風(fēng)自救系統(tǒng)供水施救系統(tǒng)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備要求于3年之內(nèi)完成。逾期未安裝的，依法暫扣安全生產(chǎn)許可證、生產(chǎn)許可證。11/12/20222第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第一節(jié)概述一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義1一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義2、意義

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對礦井人員位置、攜卡人員出入井時刻、重點(diǎn)區(qū)域出入時刻、限制區(qū)域出入時刻、工作時間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動路線等監(jiān)測、顯示、打印、存儲、查詢、異常報警、路徑跟蹤、管理等功能。能夠清楚掌握每個人員在煤礦井下的位置及活動軌跡，為事故搶險提供科學(xué)依據(jù)。第一節(jié)概述11/12/20223第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義第一節(jié)概述1

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、事故應(yīng)急救援、領(lǐng)導(dǎo)下井帶班管理、特種作業(yè)人員管理、井下作業(yè)人員考勤等方面發(fā)揮著重要作用。（1）遏制超定員生產(chǎn)；（2）防止人員進(jìn)入危險區(qū)域；（3）及時發(fā)現(xiàn)未按時升井人員；（4）加強(qiáng)特種作業(yè)人員管理；（5）加強(qiáng)干部帶班管理；（6）煤礦井下作業(yè)人員考勤管理；（7）應(yīng)急救援與事故調(diào)查技術(shù)支持（系統(tǒng)有2h備用電源、標(biāo)識卡電池7D）；（8）持證上崗管理；（9）具有緊急呼叫功能的系統(tǒng)；（10）減少工作量、提高工作效率；（11）加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部之間信息共享。

第一節(jié)概述11/12/20224第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、事故應(yīng)二、煤礦井下人員定位系統(tǒng)組成及工作原理1、組成：煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)一般由標(biāo)識卡、位置監(jiān)測分站、電源箱（可與分站一體化）、傳輸接口、主機(jī)（含顯示器）、系統(tǒng)軟件、服務(wù)器、打印機(jī)、大屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)接口、電纜和接線盒等組成。

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)組成

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)示意圖11/12/20225第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、煤礦井下人員定位系統(tǒng)組成及工作原理煤礦井下人員位置監(jiān)測系

2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)工作原理分站發(fā)固定頻率的電磁場標(biāo)識卡共振被喚醒被激活信息代碼調(diào)制到載波上經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)射出分站讀卡器讀卡模塊內(nèi)部集成了無線接收電路及發(fā)生基波信號的功率輸出電路它將接受到標(biāo)識卡發(fā)來的識別碼信息在其內(nèi)部經(jīng)讀卡模塊的解調(diào)、帶通濾波整形后由輸出電路輸出序列串行信號它將不斷地通過發(fā)射天線發(fā)出載波信號（尋找信號）讀卡器采用微處理器控制，通過轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的信息交流第一節(jié)概述11/12/20226第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)工作原理分站發(fā)固定頻率的電磁場標(biāo)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求1、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類1）按工作原理分：場強(qiáng)式、射頻標(biāo)簽式、其他。2）按信號傳輸方向分：單向、半雙工、全雙工。3）按標(biāo)識卡結(jié)構(gòu)分：與礦燈一體、與手機(jī)一體、與BP機(jī)一體、帽卡、胸卡、腰卡、其他。4）按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類：獨(dú)立式、與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一體、與煤礦井下移動通信系統(tǒng)一體、其他。5）按標(biāo)識卡供電方式分：有源卡、無源卡。6）按標(biāo)識卡的工作頻率分：特高頻（300MHz~3GHz）、超高頻（3GHz~30GHz）、其他。7）按功能分：非連續(xù)監(jiān)測式、連續(xù)監(jiān)測式、其他。2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)裝備要求第一節(jié)概述11/12/20227第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求第一節(jié)概述11/三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求1、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)裝備要求（1）各個人員出入井口、采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域出/入口、盲巷等限制區(qū)域等地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置分站，并能滿足監(jiān)測攜卡人員出/入井、出/入采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域、出/入盲巷等限制區(qū)域的要求。（2）巷道分支處應(yīng)設(shè)置分站，并能滿足監(jiān)測攜卡人員出/入方向的要求。巷道分支的各個巷道應(yīng)設(shè)置分站或天線，以便判別攜卡人員的運(yùn)動方向。（3）下井人員應(yīng)攜帶標(biāo)識卡。標(biāo)識卡嚴(yán)禁擅自拆開。（4）工作不正常的標(biāo)識卡嚴(yán)禁使用。性能完好的標(biāo)識卡總數(shù)，至少比經(jīng)常下井人員的總數(shù)多10%。不固定專人使用的標(biāo)識卡，性能完好的標(biāo)識卡總數(shù)至少比每班最多下井人數(shù)多10%。（5）礦調(diào)度室應(yīng)設(shè)置顯示設(shè)備，顯示井下人員位置等。（6）各個人員出入井口應(yīng)設(shè)置檢測標(biāo)識卡工作是否正常和唯一性檢測的裝置，并提示攜卡人員本人及有關(guān)人員。第一節(jié)概述11/12/20228第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求第一節(jié)概述11/第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)（UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

藍(lán)牙技術(shù)是全球通用的小范圍無線通信技術(shù)，是近距離便攜式器件之間的紅外線鏈路（IrDA）而提出的，是低成本、短距離無線個人網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用。主要目標(biāo):提供一個全世界通行的無線傳輸環(huán)境，通過無線電波來實(shí)現(xiàn)所有移動設(shè)備之間的信息傳輸服務(wù)。優(yōu)點(diǎn)：藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用紅外線收發(fā)器連接雖然能免去電線或電纜的連接；缺點(diǎn)：距離只限于1~2m，而且必須在視線上直接對準(zhǔn)，中間不能有任何阻擋，同時直限于在兩個設(shè)備之間進(jìn)行連接，不能同時連接更多的設(shè)備。11/12/20229第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)（UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

紅外技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：是無須申請頻率使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉；體積小，功耗低，連接方便，簡單易用的特點(diǎn)；由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，因而適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)；紅外線發(fā)射角度較小，傳輸安全性高。不足：它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于兩臺設(shè)備之間的連接。11/12/202210第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

超寬頻技術(shù)（UltraWideBand，UWB）是一種獨(dú)特的、很有前景的無線通信技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：該技術(shù)在時域中以納秒級的非正旋波窄脈沖信號為載波，因而在領(lǐng)域中具有扁平的很寬的頻譜，標(biāo)準(zhǔn)的帶寬為55Mb/s，通過調(diào)頻避免與其他無線信號的沖突；由于結(jié)構(gòu)簡單，且成本低，在家用方面很有市場。缺點(diǎn)：可能會成為潛在的干擾源，同時由于功率限制，傳輸距離短，只有10m左右的距離。11/12/202211第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

無線保真:(Wi-Fi（wirelessfidelity，）即802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz的頻帶，采用CCK調(diào)制技術(shù)，傳輸速率最高分別可達(dá)到11Mbit/s和54Mbit/s。Wi-Fi是由AP（AccessPoint，無線訪問節(jié)點(diǎn)）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305m，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76m到122m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合；可移動性、價格低廉。11/12/202212第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

基于IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)定的ZigBee技術(shù)是一種新興的無線通信技術(shù)：蜜蜂（bee）+“嗡嗡”（zig）優(yōu)點(diǎn)：近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率（工作速率大約為20~250kb/s）、低成本（不到藍(lán)牙的1/10）、安全（提供了三級安全模式）以及自動動態(tài)組網(wǎng)與自主路由。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，支持地理定位功能，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)方案，可以嵌入許多其它的設(shè)備。11/12/202213第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)2、影響煤礦井下定位的主要因素（1）多徑傳播（2）多址干擾（3）信號同步誤差

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)無線信號的多徑傳播現(xiàn)象會使得基于角度和時間的定位方法產(chǎn)生較大的誤差，主要原因是多徑傳播會對測量代表收發(fā)雙方實(shí)際距離和方位的直射路徑（LOS）信號的角度和時延產(chǎn)生較大的干擾11/12/202214第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、影響煤礦井下定位的主要因素2、影響煤礦井下定位的主要因素（1）多徑傳播（2）多址干擾（3）信號同步誤差

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)多址干擾是影響系統(tǒng)性能和容量的主要因素，當(dāng)對定位信號進(jìn)行測量時，多址干擾的存在仍然會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大的干擾。但是目前大多數(shù)效果較好的多用戶檢測算法，當(dāng)用戶數(shù)量較多時，其運(yùn)算量非常大，實(shí)現(xiàn)較為困難。在進(jìn)行TOA估計(jì)(TOA估計(jì)通常是以檢測首達(dá)路徑DP(DirectPath)來獲得傳播時延)的過程中，信號時間延遲的估計(jì)精度與估計(jì)過程中參考信號和接收信號之間的同步程度有關(guān)，即檢測到的信號峰值是否為真正的峰值點(diǎn)，特別是對于多徑傳播環(huán)境下，如何在相關(guān)波形中獲取較好的相關(guān)峰值點(diǎn)很重要。當(dāng)接收信號和參考信號的同步較差時，會展寬相關(guān)波形，同時會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的旁瓣，這些對TOA估計(jì)的影響很大。因此，在設(shè)計(jì)人員定位系統(tǒng)之前必須對巷道內(nèi)無線通訊環(huán)境進(jìn)行分析。11/12/202215第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、影響煤礦井下定位的主要因素3、煤礦井下無線通訊特點(diǎn)（1）衰減與頻率的關(guān)系（2）衰減與曲率的關(guān)系（3）巷道半徑對無線傳輸?shù)挠绊懀?）衰減與粗糙度、傾斜度的關(guān)系（5）接收點(diǎn)有用信號十分微弱（6）井下環(huán)境機(jī)電噪聲干擾嚴(yán)重第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202216第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)3、煤礦井下無線通訊特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)名稱甚低頻低頻中頻高頻甚高頻超高頻特高頻極高頻符號VLFLFMFHFVHFUHFSHFEHF頻率3-30KHz30-300KHz0.3-3MHz3-30MHz30-300MHz0.3-3GHz3-30GHz30-300GHz波段超長波長波中波短波米波分米波厘米波毫米波波長1KKm-100Km10Km-1Km1Km-100m100m-10m10m-1m1m-0.1m10cm-1cm10mm-1mm傳播特性空間波為主地波為主地波與天波天波與地波空間波空間波空間波空間波主要用途海岸潛艇通信；遠(yuǎn)距離通信；超遠(yuǎn)距離導(dǎo)航越洋通信；中距離通信；地下巖層通信；遠(yuǎn)距離導(dǎo)航船用通信；業(yè)余無線電通信；移動通信；中距離導(dǎo)航遠(yuǎn)距離短波通信；國際定點(diǎn)通信電離層散射；流星余跡通信；人造電離層通信；對空間飛行體通信；移動通信小容量微波中繼通信；對流層散射通信；中容量微波通信大容量微波中繼通信；數(shù)字通信；衛(wèi)星通信；國際海事衛(wèi)星通信再入大氣層時的通信；波導(dǎo)通信中國無線電頻率劃分及主要用途

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202217第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)名稱甚低頻低頻中頻高頻甚高頻超高頻特高頻極高頻符號VLFLF二、射頻識別技術(shù)簡介1、射頻識別技術(shù)概念

1）射頻的定義射頻:就是射頻電流，高頻交流變化電磁波的簡稱，<1000次/s的交流電稱為低頻電流，>10000次/s的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。電磁波:交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成交變的電磁場，被稱為電磁波。在電磁波頻率低于100kHz時，電磁波會被地表吸收，不會形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100kHz時，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力，把遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電流稱為射頻。第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202218第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11二、射頻識別技術(shù)簡介1、射頻識別技術(shù)概念1）射頻的定義2）射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)是自動識別技術(shù)(90/20)，利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸通信，以達(dá)到自動識別目標(biāo)對象的目的并獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的自動傳輸識別技術(shù)。識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣的環(huán)境。第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)最早用于通訊控制、高速公路、橋梁的自動收費(fèi)以及安全領(lǐng)域。以前，由于成本過高，影響了其向更廣的領(lǐng)域拓展。現(xiàn)在，隨著大規(guī)模集成電路制造工藝的不斷提高，芯片集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，元器件封裝不斷減小，使得射頻識別系統(tǒng)的成本大大降低，體積也大大減小，真正進(jìn)入到實(shí)用化階段，一種成熟的自動識別技術(shù)。11/12/202219第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)最早二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)在射頻識別系統(tǒng)工作過程中，始終以能量作為基礎(chǔ)，通過一定的時序方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。在射頻識別系統(tǒng)工作的信道中存在有三種事件模型，即以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型，以時序方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型，以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型.用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?1/12/202220第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)在射二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）讀卡器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射。（2）當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)域后，如果接收到讀卡器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（即Passive

Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（即Active

Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）。（3）系統(tǒng)的接收天線接收標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀卡器。讀卡器讀取信息并解碼后，送至后臺的計(jì)算機(jī)控制器。（4）計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照計(jì)算機(jī)的指令動作。

11/12/202221第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源。有效識別距離可達(dá)到30m以上，（2）識別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，同時處理多個標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識別。（3）數(shù)據(jù)容量大：最多也只能存儲2725個數(shù)字；（4）使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，（6）更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性。（7）動態(tài)實(shí)時通信：標(biāo)簽以與每秒50~100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進(jìn)行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。11/12/202222第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器----天線、射頻模塊、讀寫模塊

1）讀卡器的基本功能2）讀卡器的分類3）讀卡器的工作方式讀卡器的基本構(gòu)成

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)發(fā)射和接收射頻載波信號的設(shè)備

可接收和發(fā)射射頻載波接收射頻模塊傳輸?shù)男盘?，解碼后獲得標(biāo)簽內(nèi)信息，可將要定稿標(biāo)簽的信息編碼后傳遞給射頻模塊，完成寫標(biāo)簽操作只在耦合方式、通信流程、數(shù)據(jù)傳輸方式，特別在頻率范圍等方面有所差別，但在功能原理以及構(gòu)造設(shè)計(jì)上基本類似11/12/202223第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讀卡器的基本構(gòu)成第二節(jié)礦井下無線通三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器----天線、射頻模塊、讀寫模塊

1）讀卡器的基本功能2）讀卡器分類3）讀卡器工作方式第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）工業(yè)讀卡器----對于在安裝或生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用，具備標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線接口，以便更容易集成到現(xiàn)有設(shè)備中，主要應(yīng)用于礦井、自動化生產(chǎn)等領(lǐng)域。（2）固定式讀卡器----將射頻控制器和高頻接口封裝在一個固定的外殼中構(gòu)成，可將天線和射頻模塊封裝在一個外殼單元中，這時構(gòu)成了集成式讀卡器或一體化讀卡器。（3）OEM讀卡器----裝在一個屏蔽的白鐵皮外殼中或以無外殼的插件板的方式向用戶供貨，（4）便攜式讀卡器----由讀卡器模塊、天線和掌上電腦集成，一般帶有LCD顯示屏，并且?guī)в墟I盤面板以便于操作或輸入數(shù)據(jù)。11/12/202224第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器----天線、射頻模塊、讀寫模塊

1）讀卡器的基本功能2）讀卡器的分類3）讀卡器的工作方式第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)TTF（TagTalksFirst，標(biāo)簽先發(fā)言），RTF（ReaderTalksFirst，讀卡器先發(fā)言）這是讀卡器的防沖突協(xié)議方式。TTF(標(biāo))和RTF(讀)協(xié)議相比，TTF方式的標(biāo)簽具有識別速度快等特點(diǎn)，適用于需要高速應(yīng)用的場合；它在噪聲環(huán)境中更穩(wěn)健，在處理標(biāo)簽數(shù)量動態(tài)變化的場合也更為實(shí)用。11/12/202225第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)T三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽(又叫電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽，持久性、大容量）1）標(biāo)簽的基本組成2）標(biāo)簽的分類3）標(biāo)簽的封裝標(biāo)簽的基本構(gòu)成

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)時鐘把所有電路功能時序化，以使存儲器中的數(shù)據(jù)在精確的時間內(nèi)被傳送到讀卡器數(shù)據(jù)讀出時，編碼發(fā)生器把存儲器中的數(shù)據(jù)編碼，調(diào)制器接收由編碼器編碼后的信息，通過天線電路將此信息發(fā)射或反射到讀卡器。數(shù)據(jù)寫入時，由控制器控制將天線收到的信號解碼后寫入存儲器11/12/202226第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)簽的基本構(gòu)成第二節(jié)礦井下無線通訊三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽(又叫電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽，持久性、大容量）1）標(biāo)簽的基本組成2）標(biāo)簽的分類3）標(biāo)簽的封裝第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）按供電方式----可分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽。（2）按工作方式----分為主動式和被動式標(biāo)簽。（3）按讀寫方式----分為只讀型和讀寫型標(biāo)簽。。（4）按工作頻率----可分為低頻、中高頻、超高頻、微波標(biāo)簽。低頻為30~300kHz；中高頻3~30MHz；超高頻與微波段稱為微波射頻標(biāo)簽為433.92MHz、862（902）928MHz、1.45GHz、5.8GHz。（5）按作用距離----分為密耦合、近耦合、疏耦合及遠(yuǎn)距離標(biāo)簽。密耦合標(biāo)簽作用距離小于1cm；近耦合標(biāo)簽大約15cm；疏耦合標(biāo)簽大約1m；遠(yuǎn)距離標(biāo)簽從1m~10m，甚至更遠(yuǎn)。11/12/202227第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽(又叫電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽，持久性、大容量）1）標(biāo)簽的基本組成2）標(biāo)簽的分類3）標(biāo)簽的封裝第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）封裝材質(zhì)----主要有紙標(biāo)簽、塑料標(biāo)簽和玻璃標(biāo)簽。紙標(biāo)簽被制作為帶有自粘功能的紙標(biāo)簽的形式，用來粘貼在被識別的物品上，塑料標(biāo)簽采用特定的工藝將芯片和天線用特定的塑料材質(zhì)封裝成不同的標(biāo)簽，塑料材質(zhì)包括PVC和PSP，玻璃標(biāo)簽一般將芯片和天線用一種特殊的固定物質(zhì)植入到一定大小的玻璃窗口中，封裝成玻璃標(biāo)簽。（2）封裝形式----信用卡和半信用卡標(biāo)簽：線形標(biāo)簽：常見的線形標(biāo)簽有物流和車輛用線形標(biāo)簽；盤形標(biāo)簽：是將標(biāo)簽放置在丙烯腈、丁二烯、苯乙烯噴鑄的外殼里，直徑從幾毫米到10cm，適用的溫度范圍較大；自粘標(biāo)簽：通過絲網(wǎng)印刷或蝕刻技術(shù)將標(biāo)簽安放在只有0.1mm厚的塑料膜上，11/12/202228第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽3、天線1）選擇天線的主要參數(shù)2）讀卡器天線（1）電感式系統(tǒng)的天線（2）微波系統(tǒng)的天線3）標(biāo)簽天線第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）天線的工作頻率范圍（頻帶寬度）（2）天線的增益----指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比，（3）天線的極化----電場的方向就是天線極化方向，線極化和圓極化（4）天線的波瓣寬度，輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣，（5）天線的輸入阻抗Zin，天線輸入端信號電壓與信號電流之比，具有電阻分量和電抗分量。（6）有效長度----在保持實(shí)際天線最大輻射方向上的場強(qiáng)值不變的條件下，天線上電流分布為均勻分布時天線的等效長度3dB的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度11/12/202229第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽3、天線1）選擇天線的主要參數(shù)2）讀卡器天線（1）電感式系統(tǒng)的天線（2）微波系統(tǒng)的天線3）標(biāo)簽天線第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)①電感式系統(tǒng)選擇原則。一是天線線圈的電流大；二是功率匹配，三是足夠的帶寬，②電感式系統(tǒng)的連接方法。一是利用電流匹配來進(jìn)行連接，135kHz以下頻率范圍內(nèi)的典型的低成本讀卡器，二是通過同軸電纜饋接，超過1MHz以上的頻率或是135kHz頻率范圍內(nèi)較長的導(dǎo)線長度，③品質(zhì)因數(shù)的影晌。較高的品質(zhì)因數(shù)值會使天線線圈中的電流強(qiáng)度大些。與之相反，天線的傳輸帶寬剛好與品質(zhì)因數(shù)值成反比例變化。選擇的品質(zhì)因數(shù)過高會導(dǎo)致帶寬縮小從而明顯地減弱應(yīng)答器接收到的調(diào)制邊帶。電感讀卡器天線的品質(zhì)因數(shù)可通過線圈電阻與線圈電阻的歐姆損耗和/或串聯(lián)電阻的比值計(jì)算出來。品質(zhì)因數(shù)取決于所需的帶寬和由此采用的調(diào)制方法，11/12/202230第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)①三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽3、天線1）選擇天線的主要參數(shù)2）讀卡器天線（1）電感式系統(tǒng)的天線（2）微波系統(tǒng)的天線3）標(biāo)簽天線第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)微波系統(tǒng)所使用的天線類型是基于帶狀線技術(shù)的天線，即平面天線。特點(diǎn)是建造高度較低并且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能方便地使用光刻技術(shù)制造出來，有很高的可復(fù)制性，輻射器的基本元件是直角微帶導(dǎo)線組成的。為了得到不同的定向和極化效應(yīng)，可以用不同的方式把輻射器元件組合在一起。11/12/202231第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)微三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽(又叫電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽，持久性、大容量）3、天線1）選擇天線的主要參數(shù)2）讀卡器天線（1）電感式系統(tǒng)的天線（2）微波系統(tǒng)的天線3）標(biāo)簽天線第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）標(biāo)簽天線應(yīng)具有的性能一是體積足夠?。欢怯腥蚧虬肭蚋采w的方向性；三是給標(biāo)簽提供能量；四是天線的極化能與讀卡器查詢信號相匹配；五是價格便宜。11/12/202232第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器2、標(biāo)簽3、天線1）選擇天線的主要參數(shù)2）讀卡器天線（1）電感式系統(tǒng)的天線（2）微波系統(tǒng)的天線3）標(biāo)簽天線第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（2）標(biāo)簽天線的形式天線模式類型自由空間帶寬（%）尺寸（波長）阻抗（Ω）雙偶極子全向10~150.550~80折疊偶極子全向15~200.5×0.05100~300印制偶極子方向性10~150.5×0.5×0.150~100微帶面方向性2~30.5×0.530~100對數(shù)螺旋方向性1000.3×0.25（高×底直徑）50~10011/12/202233第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4、防沖突方法1）沖突產(chǎn)生的原因:讀卡器一次只能與一個標(biāo)簽溝通，因而會有沖突：（1）讀卡器與讀卡器之間的干擾（2）多讀卡器到標(biāo)簽間的干擾2）防沖突的方法3）校驗(yàn)方式讀卡器與讀卡器間多讀卡器到標(biāo)簽間第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)當(dāng)一個讀卡器發(fā)射較強(qiáng)的信號與射頻標(biāo)簽反射回的微弱信號相干擾時，就引起了讀卡器與讀卡器之間的干擾兩個讀卡器閱讀范圍重疊。從讀卡器R1和R2發(fā)射的信號可能在射頻標(biāo)簽T1處產(chǎn)生干擾11/12/202234第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讀卡器與讀卡器間多讀卡器到標(biāo)簽間第二節(jié)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4、防沖突方法1）沖突產(chǎn)生的原因:（1）讀卡器與讀卡器之間的干擾（2）多讀卡器到標(biāo)簽間的干擾2）防沖突的方法3）校驗(yàn)方式第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）分址多任務(wù)：利用空間分割的方式來避免信號的沖突，多用以處理讀卡器的信號碰撞。就是依據(jù)讀卡器與天線的有效距離將空間進(jìn)行劃分，避免標(biāo)簽被重復(fù)讀取的可能性（2）分頻多任務(wù)：利用信號傳輸所使用的頻道進(jìn)行區(qū)分來避免信號碰撞的一種方法。讀卡器可使用相同的頻率（如13.56MHz）發(fā)送信號與命令至標(biāo)簽，但有多個標(biāo)簽需同時回復(fù)時，可采用不同的副載波頻率，將一定的頻率范圍（如13.57MHz~13.59MHz）切分為更細(xì)的頻道以分配給不同的標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。（3）分時多任務(wù)：防信號碰撞中最常使用，原理是利用時間的差異，將可使用的通信時序分配給不同的標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，排定先后順序后依序與讀卡器進(jìn)行溝通，11/12/202235第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4、防沖突方法1）沖突產(chǎn)生的原因:（1）讀卡器與讀卡器之間的干擾（2）多讀卡器到標(biāo)簽間的干擾2）防沖突的方法3）校驗(yàn)方式第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)為了防止數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，因干擾而產(chǎn)生誤碼，通訊協(xié)議中均對傳輸數(shù)據(jù)校驗(yàn)。LRC:讀卡器和標(biāo)簽之間的信號無線傳輸可采用LRC（縱向冗余校驗(yàn)）檢驗(yàn)方式，避免讀卡器從空中拾取錯誤的信號；CRC:讀卡器與分站之間采用CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）校驗(yàn)，保證傳輸數(shù)據(jù)的有效性。

11/12/202236第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)為第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件1）一般條件：符合規(guī)定(MT209、MT/T1004、1005、1007、1008、AQ6201、AQ1048)

；入井防雷；標(biāo)識卡對人身無害。2）環(huán)境條件：3）供電電源：條件機(jī)房、調(diào)度室的設(shè)備煤礦井下的設(shè)備環(huán)境溫度15℃~30℃0℃~40℃相對濕度40%~70%≤95%（25℃）大氣壓力80kPa~106kPa80kPa~106kPa環(huán)境條件GB/T2887規(guī)定的塵埃、照明、噪聲、電磁場干擾和接地條件有爆炸性氣體混合物，但無顯著振動和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體。溫度變化率小于10℃/h，且不得結(jié)露11/12/202237第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件條第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件1）一般條件：符合規(guī)定(MT209、MT/T1004、1005、1007、1008、AQ6201、AQ1048)

；入井防雷；標(biāo)識卡對人身無害。2）環(huán)境條件：3）供電電源：項(xiàng)目地面設(shè)備交流電源井下設(shè)備交流電源額定電壓380V/220V，允許偏差－10%~＋10%127V/380V/660V/1140V，允許偏差：－20%（－25%）~＋10%諧波≤5%≤10%頻率50Hz，允許偏差±5%50Hz，允許偏差±5%11/12/202238第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件項(xiàng)目地面二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有攜卡人員出/入井時刻、出/入重點(diǎn)區(qū)域時刻、出/入限制區(qū)域時刻等監(jiān)測功能。（2）應(yīng)具有識別攜卡人員出/入巷道分支方向等功能。（3）應(yīng)能對乘坐電機(jī)車等各種運(yùn)輸工具的攜卡人員進(jìn)行準(zhǔn)確識別。（4）應(yīng)能識別多個同時進(jìn)入識別區(qū)域的標(biāo)識卡。（5）應(yīng)具有標(biāo)識卡工作是否正常和每位下井人員攜帶1張卡唯一性檢測功能。11/12/202239第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有攜卡人員下井總數(shù)及人員、出/入井時刻、下井工作時間，并具有超時人員總數(shù)及人員、超員人員總數(shù)及人員報警、等顯示、打印、查詢等功能。（2）應(yīng)具有攜卡人員出/入重點(diǎn)區(qū)域總數(shù)及人員、出/入重點(diǎn)區(qū)域時刻、工作時間；并具有超時人員總數(shù)及人員、超員人員總數(shù)及人員報警等顯示、打印、查詢功能。（3）應(yīng)具有攜卡人員出/入限制區(qū)域總數(shù)及人員、出/入限制區(qū)域時刻、滯留時間等顯示、打印、查詢、報警等功能。（4）應(yīng)具有特種作業(yè)人員等下井、進(jìn)入重點(diǎn)區(qū)域總數(shù)及人員、出/入時刻、工作時間顯示、打印、查詢等功能。（5）系統(tǒng)應(yīng)具有攜卡人員下井活動路線顯示、打印、查詢、異常報警等功能。（6）應(yīng)具有攜卡人員卡號、姓名、身份證號、年齡、職務(wù)或工種、所在區(qū)隊(duì)班組、主要工作地點(diǎn)、每月下井次數(shù)、下井時間、每天下井情況等顯示、打印、查詢等功能。（7）系統(tǒng)應(yīng)具有按部門、地域、時間、分站、人員等分類查詢、顯示、打印等功能。11/12/202240第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能

4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有存儲功能，包括：出/入井時刻；出/入重點(diǎn)區(qū)域時刻；出/入限制區(qū)域時刻；進(jìn)入分站識別區(qū)域時刻；出/入巷道分支時刻及方向；超員總數(shù)、起止時刻及人員；超時人員總數(shù)、起止時刻及人員；工作異常人員總數(shù)、起止時刻及人員；卡號、姓名、身份證號、年齡、職務(wù)或工種、所在區(qū)隊(duì)班組、主要工作地點(diǎn)等。（2）應(yīng)具有查詢功能，按人員查詢；按時間查詢；按地域查詢；按識別區(qū)查詢；按超時報警查詢；按超員報警查詢；按限制區(qū)域報警查詢；按工作異常報警查詢；按人員分類查詢；按部門查詢；按工種查詢等。（3）應(yīng)具有防止修改實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等存儲內(nèi)容（參數(shù)設(shè)置及頁面編輯除外）功能。（4）系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份功能。（5）分站應(yīng)具有數(shù)據(jù)存儲功能。當(dāng)系統(tǒng)通信中斷時，分站存儲標(biāo)識卡卡號和時刻；系統(tǒng)通信正常時，上傳至中心站。11/12/202241第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能

4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有漢字顯示和提示功能。（2）應(yīng)具有列表顯示功能。包括：下井人員總數(shù)及人員、重點(diǎn)區(qū)域人員總數(shù)及人員、超時報警人員總數(shù)及人員，超員報警總數(shù)及人員，限制區(qū)域報警人員總數(shù)及人員、特種作業(yè)人員工作異常報警總數(shù)及人員等。（3）應(yīng)具有模擬動畫顯示功能。包括：巷道布置模擬圖、人員位置及姓名、超時報警、超員報警、進(jìn)入限制區(qū)域報警、特種作業(yè)人員工作異常報警等。應(yīng)具有漫游、總圖加局部放大、分頁顯示等方式。（4）應(yīng)具有系統(tǒng)設(shè)備布置圖顯示功能。包括：分站、電源箱、傳輸接口和電纜等設(shè)備的設(shè)備名稱、相對位置和運(yùn)行狀態(tài)等。（5）應(yīng)具有漢字報表、初始化參數(shù)召喚打印功能（定時打印功能可選）。包括：下井人員總數(shù)及人員、重點(diǎn)區(qū)域人員總數(shù)及人員、超時報警人員總數(shù)及人員，超員報警總數(shù)及人員，限制區(qū)域報警人員總數(shù)及人員、特種作業(yè)人員工作異常報警總數(shù)及人員、領(lǐng)導(dǎo)干部每月下井總數(shù)及時間統(tǒng)計(jì)等。11/12/202242第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能

4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有人機(jī)對話功能，以便于系統(tǒng)生成、參數(shù)修改、功能調(diào)用、圖形編輯等。（2）應(yīng)具有操作權(quán)限管理功能，對參數(shù)設(shè)置等必須使用密碼操作，并具有操作記錄。（3）在任何顯示模式下，均可直接進(jìn)入所選的列表顯示、模擬圖顯示、打印、參數(shù)設(shè)置、頁面編輯、查詢等方式。（4）系統(tǒng)應(yīng)具有自診斷功能。當(dāng)系統(tǒng)中分站、傳輸接口等設(shè)備發(fā)生故障時，報警并記錄故障時間和故障設(shè)備，以供查詢及打印。11/12/202243第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能1、監(jiān)測功能2、管理功能3、存儲和查詢功能

4、顯示及打印功能5、人機(jī)對話及自診斷功能6、其他功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求（1）系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)具有雙機(jī)切換功能，及備用電源。（2）系統(tǒng)應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)接口、將有關(guān)信息上傳至各級主管部門。（3）系統(tǒng)應(yīng)具有軟件自監(jiān)視及容錯功能。（4）系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)時多任務(wù)功能，對參數(shù)傳輸、處理、存儲和顯示等能周期循環(huán)運(yùn)行而不中斷。11/12/202244第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、系統(tǒng)要達(dá)到的主要功能第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求三、系統(tǒng)要達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)1）最大位移速度：≥5m/s；2）并發(fā)識別數(shù)量：≥80；3）漏讀率：≤10-4；4）最大傳輸距離：標(biāo)識卡與分站≥10m分站至傳輸接口≥10km；5）最大監(jiān)控容量：分站8、16、32、64、128，標(biāo)識卡≥8000；6）最大巡檢周期：≤30s；7）誤碼率：≤10-8；8）存儲時間：≥1a，主機(jī)故障時，丟失信息≤5min，分站數(shù)據(jù)≥2h；9）畫面響應(yīng)時間：調(diào)出幅畫面85%的響應(yīng)時間≤2s，其余≤5s；10）雙機(jī)切換時間：從工作主機(jī)故障到備用主機(jī)正常工作≤5min;11）標(biāo)識卡電池壽命：電池不可更換的標(biāo)識卡壽命≥2年，可更換的≥6個月12）標(biāo)識卡電池工作時間：每次充電應(yīng)能保證標(biāo)識卡連續(xù)工作時間≥7d13）備用電源工作時間：在電網(wǎng)停電后，備用電源≥2h；14）遠(yuǎn)程本安供電距離：≥2km。第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求11/12/202245第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、系統(tǒng)要達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下人員定位系統(tǒng)1、系統(tǒng)的工作原理2、系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)3、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)KJ251人員定位管理系統(tǒng)界面

人員隨身攜帶的標(biāo)識卡進(jìn)入讀卡器工作區(qū)域被激活后，將人員編碼加密信息發(fā)射出去；讀卡器接收到標(biāo)識卡發(fā)來的無線信號，經(jīng)分站接收處理后，提取出人員編碼相關(guān)信息，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸接口送至地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)，完成礦井人員自動跟蹤定位管理和考勤。分站工作原理

11/12/202246第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下人員定位系統(tǒng)1、系統(tǒng)的工作原理2、系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)3、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)（1）實(shí)時跟蹤監(jiān)測，位置自動顯示（2）可實(shí)時跟蹤查詢、活動軌跡及分布情況（3）1張卡唯一性檢測功能

（4）核心技術(shù)均由嵌入式微處理器和嵌入式軟件組成。（5）實(shí)現(xiàn)睡眠、喚醒、解碼、編碼、通信及信息碰撞處理等功能。（6）標(biāo)識卡超低能耗設(shè)計(jì)，可使用3年以上。（7）識別距離0~200m可調(diào)，能可靠識別靜態(tài)或≤100km/h的高速移動目標(biāo)。（8）單臺目標(biāo)讀卡器可瞬間同時識別200個以上。（9）識別區(qū)域無方向性、無盲區(qū)，對人體沒有傷害。（10）分站仍能獨(dú)立工作，（11）可進(jìn)行記錄、顯示、查詢、編輯、人工錄入、網(wǎng)絡(luò)通信等。（12）中心站及網(wǎng)絡(luò)終端可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，（13）門禁功能。。（14）報警功能。11/12/202247第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下人員定位系統(tǒng)1、系統(tǒng)的工作原理2、系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)3、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)（1）讀卡器有效接收范圍（可調(diào)）：（0-200）m；（2）無線接收頻率：2.4GHz；（3）允許被測目標(biāo)最大移動速度：100Km/h；（4）通訊方式：RS485/DPSK；（5）系統(tǒng)容量：可達(dá)64臺。KJ251-F8分站可連接1-8個動態(tài)目標(biāo)讀卡器；（6）通訊距離：分站到中心站不小于25Km；分站到讀卡器距離不小于3Km；（7）傳輸速率：2400bps；（8）監(jiān)測人員總數(shù)：65535個；（9）交流輸入電源：127V/220V/380V/660V；分站備用電池：2小時；防爆型式：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型；（10）讀卡器。9VDC-24VDC；電流：≤90mA；識別數(shù)：識別200張不同卡號。（11）標(biāo)識卡。電壓：3VDC；電流：≤10uA；壽命：三年以上；11/12/202248第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、KJ101N煤礦井下人員定位系統(tǒng)

11/12/202249第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、KJ101N煤礦井下人員定位系統(tǒng)

三、KT23煤礦井下人員定位系統(tǒng)四、KJ-241煤礦井下人員定位系統(tǒng)

11/12/202250第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介一、KJ251煤礦井下習(xí)題1、簡述煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備意義。2、簡述煤礦井下人員定位系統(tǒng)組成及工作原理。3、簡述煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求。4、煤礦井下無線通訊的主要特點(diǎn)有哪些？5、簡述射頻識別系統(tǒng)RFID原理。6、簡述射頻識別系統(tǒng)RFID讀卡器及標(biāo)簽的分類。7、簡述選擇射頻識別系統(tǒng)RFID天線的主要參數(shù)有哪些？8、簡述煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要要求。11/12/202251第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)習(xí)題1、簡述煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備意義。11第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、本章教學(xué)目的掌握煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備意義、組成及工作原理、分類；了解射頻識別技術(shù)的工作原理和讀卡器、標(biāo)簽、天線等組成部分；了解煤礦井下人員定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和常見的幾種煤礦井下人員定位系統(tǒng)等等。二、本章主要內(nèi)容第一節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)概述第二節(jié)煤礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)第三節(jié)煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求第四節(jié)常見的煤礦井下人員定位系統(tǒng)簡介

重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、射頻識別技術(shù)的工作原理；2、射頻設(shè)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11/12/202252第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、本章教學(xué)目的11/11/20第一節(jié)概述一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義1、必要性

有利于日常井下人員管理和礦井事故發(fā)生后的井下救援工作。《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知（國發(fā)[2010]23號）》要求煤礦和非煤礦山要安裝：

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)井下人員定位系統(tǒng)緊急避險系統(tǒng)壓風(fēng)自救系統(tǒng)供水施救系統(tǒng)通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備要求于3年之內(nèi)完成。逾期未安裝的，依法暫扣安全生產(chǎn)許可證、生產(chǎn)許可證。11/12/202253第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第一節(jié)概述一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義1一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義2、意義

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對礦井人員位置、攜卡人員出入井時刻、重點(diǎn)區(qū)域出入時刻、限制區(qū)域出入時刻、工作時間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、井下人員活動路線等監(jiān)測、顯示、打印、存儲、查詢、異常報警、路徑跟蹤、管理等功能。能夠清楚掌握每個人員在煤礦井下的位置及活動軌跡，為事故搶險提供科學(xué)依據(jù)。第一節(jié)概述11/12/202254第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)一、煤礦井下人員定位系統(tǒng)的裝備必要性及意義第一節(jié)概述1

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、事故應(yīng)急救援、領(lǐng)導(dǎo)下井帶班管理、特種作業(yè)人員管理、井下作業(yè)人員考勤等方面發(fā)揮著重要作用。（1）遏制超定員生產(chǎn)；（2）防止人員進(jìn)入危險區(qū)域；（3）及時發(fā)現(xiàn)未按時升井人員；（4）加強(qiáng)特種作業(yè)人員管理；（5）加強(qiáng)干部帶班管理；（6）煤礦井下作業(yè)人員考勤管理；（7）應(yīng)急救援與事故調(diào)查技術(shù)支持（系統(tǒng)有2h備用電源、標(biāo)識卡電池7D）；（8）持證上崗管理；（9）具有緊急呼叫功能的系統(tǒng)；（10）減少工作量、提高工作效率；（11）加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部之間信息共享。

第一節(jié)概述11/12/202255第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)在遏制超定員生產(chǎn)、事故應(yīng)二、煤礦井下人員定位系統(tǒng)組成及工作原理1、組成：煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)一般由標(biāo)識卡、位置監(jiān)測分站、電源箱（可與分站一體化）、傳輸接口、主機(jī)（含顯示器）、系統(tǒng)軟件、服務(wù)器、打印機(jī)、大屏幕、UPS電源、遠(yuǎn)程終端、網(wǎng)絡(luò)接口、電纜和接線盒等組成。

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)組成

煤礦井下人員位置監(jiān)測系統(tǒng)示意圖11/12/202256第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、煤礦井下人員定位系統(tǒng)組成及工作原理煤礦井下人員位置監(jiān)測系

2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)工作原理分站發(fā)固定頻率的電磁場標(biāo)識卡共振被喚醒被激活信息代碼調(diào)制到載波上經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)射出分站讀卡器讀卡模塊內(nèi)部集成了無線接收電路及發(fā)生基波信號的功率輸出電路它將接受到標(biāo)識卡發(fā)來的識別碼信息在其內(nèi)部經(jīng)讀卡模塊的解調(diào)、帶通濾波整形后由輸出電路輸出序列串行信號它將不斷地通過發(fā)射天線發(fā)出載波信號（尋找信號）讀卡器采用微處理器控制，通過轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)之間的信息交流第一節(jié)概述11/12/202257第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)工作原理分站發(fā)固定頻率的電磁場標(biāo)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求1、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類1）按工作原理分：場強(qiáng)式、射頻標(biāo)簽式、其他。2）按信號傳輸方向分：單向、半雙工、全雙工。3）按標(biāo)識卡結(jié)構(gòu)分：與礦燈一體、與手機(jī)一體、與BP機(jī)一體、帽卡、胸卡、腰卡、其他。4）按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類：獨(dú)立式、與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一體、與煤礦井下移動通信系統(tǒng)一體、其他。5）按標(biāo)識卡供電方式分：有源卡、無源卡。6）按標(biāo)識卡的工作頻率分：特高頻（300MHz~3GHz）、超高頻（3GHz~30GHz）、其他。7）按功能分：非連續(xù)監(jiān)測式、連續(xù)監(jiān)測式、其他。2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)裝備要求第一節(jié)概述11/12/202258第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求第一節(jié)概述11/三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求1、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類2、煤礦井下人員定位系統(tǒng)裝備要求（1）各個人員出入井口、采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域出/入口、盲巷等限制區(qū)域等地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置分站，并能滿足監(jiān)測攜卡人員出/入井、出/入采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域、出/入盲巷等限制區(qū)域的要求。（2）巷道分支處應(yīng)設(shè)置分站，并能滿足監(jiān)測攜卡人員出/入方向的要求。巷道分支的各個巷道應(yīng)設(shè)置分站或天線，以便判別攜卡人員的運(yùn)動方向。（3）下井人員應(yīng)攜帶標(biāo)識卡。標(biāo)識卡嚴(yán)禁擅自拆開。（4）工作不正常的標(biāo)識卡嚴(yán)禁使用。性能完好的標(biāo)識卡總數(shù)，至少比經(jīng)常下井人員的總數(shù)多10%。不固定專人使用的標(biāo)識卡，性能完好的標(biāo)識卡總數(shù)至少比每班最多下井人數(shù)多10%。（5）礦調(diào)度室應(yīng)設(shè)置顯示設(shè)備，顯示井下人員位置等。（6）各個人員出入井口應(yīng)設(shè)置檢測標(biāo)識卡工作是否正常和唯一性檢測的裝置，并提示攜卡人員本人及有關(guān)人員。第一節(jié)概述11/12/202259第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)三、煤礦井下人員定位系統(tǒng)分類及裝備要求第一節(jié)概述11/第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)（UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

藍(lán)牙技術(shù)是全球通用的小范圍無線通信技術(shù)，是近距離便攜式器件之間的紅外線鏈路（IrDA）而提出的，是低成本、短距離無線個人網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用。主要目標(biāo):提供一個全世界通行的無線傳輸環(huán)境，通過無線電波來實(shí)現(xiàn)所有移動設(shè)備之間的信息傳輸服務(wù)。優(yōu)點(diǎn)：藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用紅外線收發(fā)器連接雖然能免去電線或電纜的連接；缺點(diǎn)：距離只限于1~2m，而且必須在視線上直接對準(zhǔn)，中間不能有任何阻擋，同時直限于在兩個設(shè)備之間進(jìn)行連接，不能同時連接更多的設(shè)備。11/12/202260第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)（UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

紅外技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：是無須申請頻率使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉；體積小，功耗低，連接方便，簡單易用的特點(diǎn)；由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，因而適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)；紅外線發(fā)射角度較小，傳輸安全性高。不足：它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于兩臺設(shè)備之間的連接。11/12/202261第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

超寬頻技術(shù)（UltraWideBand，UWB）是一種獨(dú)特的、很有前景的無線通信技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：該技術(shù)在時域中以納秒級的非正旋波窄脈沖信號為載波，因而在領(lǐng)域中具有扁平的很寬的頻譜，標(biāo)準(zhǔn)的帶寬為55Mb/s，通過調(diào)頻避免與其他無線信號的沖突；由于結(jié)構(gòu)簡單，且成本低，在家用方面很有市場。缺點(diǎn)：可能會成為潛在的干擾源，同時由于功率限制，傳輸距離短，只有10m左右的距離。11/12/202262第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

無線保真:(Wi-Fi（wirelessfidelity，）即802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4GHz的頻帶，采用CCK調(diào)制技術(shù)，傳輸速率最高分別可達(dá)到11Mbit/s和54Mbit/s。Wi-Fi是由AP（AccessPoint，無線訪問節(jié)點(diǎn)）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305m，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76m到122m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合；可移動性、價格低廉。11/12/202263第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)1、目前常用的無線通信方式1）藍(lán)牙技術(shù)2）紅外技術(shù)3）超寬頻技術(shù)(UWB）4）Wi-Fi技術(shù)(無線保真)5）Zigbee技術(shù)(蜜蜂)

基于IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)定的ZigBee技術(shù)是一種新興的無線通信技術(shù)：蜜蜂（bee）+“嗡嗡”（zig）優(yōu)點(diǎn)：近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率（工作速率大約為20~250kb/s）、低成本（不到藍(lán)牙的1/10）、安全（提供了三級安全模式）以及自動動態(tài)組網(wǎng)與自主路由。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，支持地理定位功能，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)方案，可以嵌入許多其它的設(shè)備。11/12/202264第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)一、煤礦井下無線通訊技術(shù)2、影響煤礦井下定位的主要因素（1）多徑傳播（2）多址干擾（3）信號同步誤差

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)無線信號的多徑傳播現(xiàn)象會使得基于角度和時間的定位方法產(chǎn)生較大的誤差，主要原因是多徑傳播會對測量代表收發(fā)雙方實(shí)際距離和方位的直射路徑（LOS）信號的角度和時延產(chǎn)生較大的干擾11/12/202265第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、影響煤礦井下定位的主要因素2、影響煤礦井下定位的主要因素（1）多徑傳播（2）多址干擾（3）信號同步誤差

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)多址干擾是影響系統(tǒng)性能和容量的主要因素，當(dāng)對定位信號進(jìn)行測量時，多址干擾的存在仍然會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大的干擾。但是目前大多數(shù)效果較好的多用戶檢測算法，當(dāng)用戶數(shù)量較多時，其運(yùn)算量非常大，實(shí)現(xiàn)較為困難。在進(jìn)行TOA估計(jì)(TOA估計(jì)通常是以檢測首達(dá)路徑DP(DirectPath)來獲得傳播時延)的過程中，信號時間延遲的估計(jì)精度與估計(jì)過程中參考信號和接收信號之間的同步程度有關(guān)，即檢測到的信號峰值是否為真正的峰值點(diǎn)，特別是對于多徑傳播環(huán)境下，如何在相關(guān)波形中獲取較好的相關(guān)峰值點(diǎn)很重要。當(dāng)接收信號和參考信號的同步較差時，會展寬相關(guān)波形，同時會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的旁瓣，這些對TOA估計(jì)的影響很大。因此，在設(shè)計(jì)人員定位系統(tǒng)之前必須對巷道內(nèi)無線通訊環(huán)境進(jìn)行分析。11/12/202266第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)2、影響煤礦井下定位的主要因素3、煤礦井下無線通訊特點(diǎn)（1）衰減與頻率的關(guān)系（2）衰減與曲率的關(guān)系（3）巷道半徑對無線傳輸?shù)挠绊懀?）衰減與粗糙度、傾斜度的關(guān)系（5）接收點(diǎn)有用信號十分微弱（6）井下環(huán)境機(jī)電噪聲干擾嚴(yán)重第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202267第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)3、煤礦井下無線通訊特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)名稱甚低頻低頻中頻高頻甚高頻超高頻特高頻極高頻符號VLFLFMFHFVHFUHFSHFEHF頻率3-30KHz30-300KHz0.3-3MHz3-30MHz30-300MHz0.3-3GHz3-30GHz30-300GHz波段超長波長波中波短波米波分米波厘米波毫米波波長1KKm-100Km10Km-1Km1Km-100m100m-10m10m-1m1m-0.1m10cm-1cm10mm-1mm傳播特性空間波為主地波為主地波與天波天波與地波空間波空間波空間波空間波主要用途海岸潛艇通信；遠(yuǎn)距離通信；超遠(yuǎn)距離導(dǎo)航越洋通信；中距離通信；地下巖層通信；遠(yuǎn)距離導(dǎo)航船用通信；業(yè)余無線電通信；移動通信；中距離導(dǎo)航遠(yuǎn)距離短波通信；國際定點(diǎn)通信電離層散射；流星余跡通信；人造電離層通信；對空間飛行體通信；移動通信小容量微波中繼通信；對流層散射通信；中容量微波通信大容量微波中繼通信；數(shù)字通信；衛(wèi)星通信；國際海事衛(wèi)星通信再入大氣層時的通信；波導(dǎo)通信中國無線電頻率劃分及主要用途

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202268第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)名稱甚低頻低頻中頻高頻甚高頻超高頻特高頻極高頻符號VLFLF二、射頻識別技術(shù)簡介1、射頻識別技術(shù)概念

1）射頻的定義射頻:就是射頻電流，高頻交流變化電磁波的簡稱，<1000次/s的交流電稱為低頻電流，>10000次/s的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。電磁波:交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成交變的電磁場，被稱為電磁波。在電磁波頻率低于100kHz時，電磁波會被地表吸收，不會形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100kHz時，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力，把遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電流稱為射頻。第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11/12/202269第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)11二、射頻識別技術(shù)簡介1、射頻識別技術(shù)概念1）射頻的定義2）射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)是自動識別技術(shù)(90/20)，利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸通信，以達(dá)到自動識別目標(biāo)對象的目的并獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的自動傳輸識別技術(shù)。識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣的環(huán)境。第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)最早用于通訊控制、高速公路、橋梁的自動收費(fèi)以及安全領(lǐng)域。以前，由于成本過高，影響了其向更廣的領(lǐng)域拓展。現(xiàn)在，隨著大規(guī)模集成電路制造工藝的不斷提高，芯片集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，元器件封裝不斷減小，使得射頻識別系統(tǒng)的成本大大降低，體積也大大減小，真正進(jìn)入到實(shí)用化階段，一種成熟的自動識別技術(shù)。11/12/202270第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)最早二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)在射頻識別系統(tǒng)工作過程中，始終以能量作為基礎(chǔ)，通過一定的時序方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。在射頻識別系統(tǒng)工作的信道中存在有三種事件模型，即以能量提供為基礎(chǔ)的事件模型，以時序方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型，以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型.用來存儲需要識別傳輸?shù)男畔?1/12/202271第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)在射二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）讀卡器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射。（2）當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)域后，如果接收到讀卡器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（即Passive

Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（即Active

Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）。（3）系統(tǒng)的接收天線接收標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀卡器。讀卡器讀取信息并解碼后，送至后臺的計(jì)算機(jī)控制器。（4）計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照計(jì)算機(jī)的指令動作。

11/12/202272第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1二、射頻識別技術(shù)簡介2、射頻識別系統(tǒng)原理及特點(diǎn)1）射頻識別系統(tǒng)組成和工作原理：信號發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線2）射頻識別技術(shù)的基本工作原理3）射頻識別技術(shù)特點(diǎn)第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無需光源。有效識別距離可達(dá)到30m以上，（2）識別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場，解讀器就可以即時讀取其中的信息，同時處理多個標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識別。（3）數(shù)據(jù)容量大：最多也只能存儲2725個數(shù)字；（4）使用壽命長，應(yīng)用范圍廣：使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，（5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，（6）更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性。（7）動態(tài)實(shí)時通信：標(biāo)簽以與每秒50~100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi)，就可以對其位置進(jìn)行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。11/12/202273第六章煤礦井下人員定位系統(tǒng)二、射頻識別技術(shù)簡介第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)（1三、射頻識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、讀卡器----天線、射頻模塊、讀寫模塊

1）讀卡器的基本功能2）讀卡器的分類3）讀卡器的工作方式讀卡器的基本構(gòu)成

第二節(jié)礦井下無線通訊及射頻識別技術(shù)發(fā)射和接收射頻載波信號的設(shè)備

可接收和發(fā)射射頻載波接收射頻模塊傳輸?shù)男盘?，解碼后獲得標(biāo)簽內(nèi)信息，可將要定稿標(biāo)簽的信息編碼后傳遞給射頻模塊，完成寫標(biāo)簽操作只在耦合方式、通信流程、數(shù)據(jù)傳輸方式，特別在頻率