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基于RFID的矿山应急救援搜救技术与系统研究

尚亮  
【摘要】: 本课题来源于陕西省教育厅科学技术研究计划资助项目(07JC11),主要研究在井下复杂环境条件中如何实现对被困人员快速准确定位的问题。虽然当代多种人员定位技术部分已经应用于灾害时期的矿山应急救援设备中,但是都因各自难以克服的缺陷而无法较好满足应急救援的特殊需求。 论文从井下应急救援的需求分析入手,研究了井下巷道含有大量粉尘,CO、CO2、NO2、CH4及气溶胶的救援环境,研究了井下UHF频段无线电波在矿山巷道内传播必须大于矿山截止频率;在平直巷道中,频率越高越有利于电磁波的传播;在弯曲巷道中,频率越高越不利于电磁波的传播;频率升高,射频信号的绕射性能、穿透性能降低的传输特性。研究并提出了以RFID技术为基础,可应用于井下恶劣环境中的RSSI人员定位原理和方法,同时结合超低功耗设计技术提出了基于高集成度、低功耗的CC1100射频芯片,电源管理,MSP430超低功耗单片机数据处理技术和嵌入式计算机技术相结合的矿山应急救援搜救系统的设计方案。该方案能够实现主动发送定位信号,海量自动存储,RSSI定位信息实时显示,同步显示被困人员身份信息等功能。且具有功耗低,使用寿命长,兼容性强,定位快速,操作方便等特点。 课题完成了井下UHF频段传输特性研究,低功耗设计,防碰撞技术,井下人员定位技术等主要关键技术研究,硬件电路设计与实现和软件设计及调试工作。最后研发出一套井下应急救援人员定位搜救系统样机,并对设备做了全面的测试达到了空旷场地无线通信距离大于200M,井下巷道内60M并能穿透5M煤层的设计要求。测试结果表明,该系统具有一定的应用价值,可应用于矿山应急救援活动中。


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