基于RFID的人員精確定位方法研究

李綱　唐迪

摘要：針對(duì)礦井下等地下復(fù)雜工作環(huán)境中的人員定位問(wèn)題，結(jié)合蛛網(wǎng)定位算法和RFID技術(shù)設(shè)計(jì)一種人員精確定位方法。詳細(xì)闡述了礦井下建立蛛網(wǎng)模型的方法，介紹了人員定位數(shù)據(jù)的采集思路和誤差分析。使用該方法定位精確，保障了井下人員的安全，為礦難發(fā)生時(shí)的救援定位節(jié)省了寶貴時(shí)間。

關(guān)鍵詞：RFID； 蛛網(wǎng)算法； 人員定位

中圖分類號(hào)：TP3016 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2163（2014）04-0109-02

Abstract：Aiming at the problem of personnel positioning in the mine and other underground complex environment， and combing web location algorithm with RFID technology， personnel positioning method is designed. This paper describes the method to establish the cobweb model in mine， introduces the data acquisition method and error analysis of precise positioning. The method of accurate positioning could protect the underground personnel safety， save precious time for rescuing positioning when disaster occurs.

Key words：RFID； Cobweb Algorithm； Personnel Positioning

0引言

近年來(lái)，RFID技術(shù)在各大公司企業(yè)的人員定位系統(tǒng)中愈發(fā)呈現(xiàn)廣泛應(yīng)用態(tài)勢(shì)，但這些公司企業(yè)的人員定位卻主要由門禁系統(tǒng)來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)，因此僅能確定員工是否進(jìn)出了某門禁定位點(diǎn)，卻無(wú)法獲得員工的精確定位[1-2]。對(duì)于工礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，工作于礦井下的人員更加需要獲得精確定位，如此則不但可以隨時(shí)掌握員工的具體位置，更重要的是當(dāng)發(fā)生礦難等突發(fā)災(zāi)情時(shí)更有利于救援工作的開(kāi)展與實(shí)施。文中即將使用蛛網(wǎng)定位算法實(shí)現(xiàn)人員的精確定位研究。

1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外煤礦等需要在井下密閉環(huán)境中作業(yè)的企業(yè)都已使用了人員精確定位系統(tǒng)，且系統(tǒng)發(fā)展已盡于完善，但其中主要由Zigbee等技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員的定位。目前，國(guó)內(nèi)外已有不少工礦企業(yè)正在大力推進(jìn)將RFID技術(shù)應(yīng)用到井下人員定位系統(tǒng)中的研究[3-7]，但很多技術(shù)僅只處于實(shí)驗(yàn)室階段，或僅有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)構(gòu)想以及定位算法預(yù)演，直接可獲應(yīng)用的人員精確定位方面的技術(shù)還未臻成熟與優(yōu)越。

2研究背景及意義

近幾年礦井下的危機(jī)事故頻發(fā)，即已逐漸引起企業(yè)與政府關(guān)于井下安全與工作人員人身安全問(wèn)題的高度重視，如對(duì)于礦井下工作環(huán)境的監(jiān)控，人員的精確定位等問(wèn)題的日漸關(guān)注。礦井下工作環(huán)境的監(jiān)控有助于提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，如瓦斯突出等嚴(yán)重災(zāi)害事故發(fā)生前，即可通過(guò)瓦斯傳感器測(cè)試空氣中的瓦斯?jié)舛榷@得發(fā)現(xiàn)，從而為人員的疏散創(chuàng)造寶貴時(shí)間；而一旦嚴(yán)重災(zāi)害事故真實(shí)發(fā)生，則需要迅速實(shí)施救援，此時(shí)即需獲知安全事故發(fā)生前工人所困位置，并結(jié)合紅外傳感器探明受困人員，使受困人員的獲救幾率大幅增加。

人員定位方法與技術(shù)有很多，但大多數(shù)并不適用于井下環(huán)境的人員定位。如GPRS技術(shù)多是應(yīng)用在地面上，而礦井下卻難以發(fā)揮效用；其他的短程技術(shù)如藍(lán)牙等也由于能耗過(guò)高并不適用于井下復(fù)雜環(huán)境。另外，目前標(biāo)志性的Zigbee技術(shù)定位效果好，能耗低，但其成本卻比使用RFID技術(shù)略高，而使用RFID技術(shù)安全性則更高，能耗卻更低，因此將RFID技術(shù)應(yīng)用在人員精確定位領(lǐng)域即勢(shì)必有更大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)亦可顯著提升工礦企業(yè)對(duì)井下人員的監(jiān)管和定位能力。

3人員精確定位的實(shí)現(xiàn)

3.1定位模型的建立

文中針對(duì)礦井下實(shí)際工作環(huán)境的全面需要構(gòu)建了人員精確定位模型，也就是定位模型的建立除了要滿足井下人員的定位需要外，還應(yīng)考慮到復(fù)雜安裝環(huán)境與各類維護(hù)工作的預(yù)期需求。文中井下人員精確定位的實(shí)現(xiàn)擬采用蛛網(wǎng)定位算法采集人員的位置信息，并最終實(shí)現(xiàn)人員的精確定位[3]。蜘蛛可以在任何復(fù)雜的地理環(huán)境中織網(wǎng)以捕獲獵物，只要獵物入網(wǎng)，蜘蛛即可通過(guò)蛛網(wǎng)的震動(dòng)來(lái)確定獵物的位置，而井下人員精確定位就是利用了蜘蛛網(wǎng)的相應(yīng)特性，在礦井下復(fù)雜環(huán)境中建立蛛網(wǎng)模型，而蛛網(wǎng)模型則由參考標(biāo)簽（RFID標(biāo)簽）組成，讀寫(xiě)器將替代了蜘蛛的功能，而蛛網(wǎng)的震動(dòng)可由射頻信號(hào)模擬，最終實(shí)現(xiàn)礦井下人員的精確定位。蛛網(wǎng)井下定位模型如圖1所示，圖中心位置就是讀寫(xiě)器，此外的黑白點(diǎn)代表了參考標(biāo)簽。蛛網(wǎng)模型是二維平面圖，實(shí)際鋪設(shè)并非一定按照?qǐng)D1展示般進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是將其如同真正的蜘蛛網(wǎng)一般覆蓋在礦井的礦道內(nèi)即可。

5結(jié)束語(yǔ)

在礦井下復(fù)雜工作環(huán)境中，引入蛛網(wǎng)模型和蛛網(wǎng)定位算法，為礦井下的人員精確定位提供一種新的解決思路，在發(fā)生礦難進(jìn)行救援的時(shí)候，節(jié)省了大量的人員定位時(shí)間，為挽救生命做出了一定貢獻(xiàn)。但使用蛛網(wǎng)定位算法進(jìn)行礦井下人員的精確定位也具有一定缺陷，如干擾、人員信息漏讀等均是下一步研究中亟待解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

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