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1、会计学1煤矿井下人员定位系统解析煤矿井下人员定位系统解析2/212023/4/17第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述n n一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义n n1 1 1 1、必要性、必要性、必要性、必要性n n 有利于日常井下人员管理和矿井事故发生后的井下救援工有利于日常井下人员管理和矿井事故发生后的井下救援工作。作。n n 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023201023号）
2、号）要求煤矿和非煤矿山要安装：要求煤矿和非煤矿山要安装：n n 监测监控系统监测监控系统监测监控系统监测监控系统n n 井下人员定位系统井下人员定位系统井下人员定位系统井下人员定位系统n n 紧急避险系统紧急避险系统紧急避险系统紧急避险系统n n 压风自救系统压风自救系统压风自救系统压风自救系统n n 供水施救系统供水施救系统供水施救系统供水施救系统n n 通信联络系统等技术装备通信联络系统等技术装备通信联络系统等技术装备通信联络系统等技术装备n n要求于要求于要求于要求于3 3 3 3年之内完成。逾期未安装的，依法暂扣安全生产许年之内完成。逾期未安装的，依法暂扣安全生产许年之内完成。逾期未安
3、装的，依法暂扣安全生产许年之内完成。逾期未安装的，依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。可证、生产许可证。可证、生产许可证。可证、生产许可证。第1页/共51页3/212023/4/17n n一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义一、煤矿井下人员定位系统的装备必要性及意义n n2 2 2 2、意义、意义、意义、意义n n 该系统能够该系统能够该系统能够该系统能够实现对矿井人员位置实现对矿井人员位置实现对矿井人员位置实现对矿井人员位置、携卡人员出入井时刻携卡人员出入井时刻携卡人员出入井时刻携卡人员出入井时刻、重重
4、重重点区域出入时刻点区域出入时刻点区域出入时刻点区域出入时刻、限制区域出入时刻、限制区域出入时刻、限制区域出入时刻、限制区域出入时刻、工作时间工作时间工作时间工作时间、井下和重点区井下和重点区井下和重点区井下和重点区域人员数量域人员数量域人员数量域人员数量、井下人员活动路线等监测井下人员活动路线等监测井下人员活动路线等监测井下人员活动路线等监测、显示、打印、存储、查、显示、打印、存储、查、显示、打印、存储、查、显示、打印、存储、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。n n能够清楚掌握能够
5、清楚掌握能够清楚掌握能够清楚掌握每个人员在煤矿井下的位置及活动轨迹每个人员在煤矿井下的位置及活动轨迹每个人员在煤矿井下的位置及活动轨迹每个人员在煤矿井下的位置及活动轨迹，为事故为事故为事故为事故抢险提供科学依据。抢险提供科学依据。抢险提供科学依据。抢险提供科学依据。第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述第2页/共51页4/212023/4/17n n 煤矿井下人员位置监测系统在煤矿井下人员位置监测系统在煤矿井下人员位置监测系统在煤矿井下人员位置监测系统在遏制超定员生产、事故遏制超定员生产、事故遏制超定员生产、事故遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业应
6、急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。人员考勤等方面发挥着重要作用。人员考勤等方面发挥着重要作用。人员考勤等方面发挥着重要作用。n n（1 1 1 1）遏制超定员生产；）遏制超定员生产；）遏制超定员生产；）遏制超定员生产；n n（2 2 2 2）防止人员进入危险区域；）防止人员进入危险区域；）防止人员进入危险区域；）防止人员进入危险区域；n n（3 3 3 3）及时发现未按时升井人员；）及时发现未按时升井人员；）及时发现未按时升井人员；）及时发
7、现未按时升井人员；n n（4 4 4 4）加强特种作业人员管理；）加强特种作业人员管理；）加强特种作业人员管理；）加强特种作业人员管理；n n（5 5 5 5）加强干部带班管理；）加强干部带班管理；）加强干部带班管理；）加强干部带班管理；n n（6 6 6 6）煤矿井下作业人员考勤管理；）煤矿井下作业人员考勤管理；）煤矿井下作业人员考勤管理；）煤矿井下作业人员考勤管理；n n（7 7 7 7）应急救援与事故调查技术支持（系统有）应急救援与事故调查技术支持（系统有）应急救援与事故调查技术支持（系统有）应急救援与事故调查技术支持（系统有2h2h2h2h备用电源、备用电源、备用电源、备用电源、标识卡
8、电池标识卡电池标识卡电池标识卡电池7D7D7D7D）；）；）；）；n n（8 8 8 8）持证上岗管理；）持证上岗管理；）持证上岗管理；）持证上岗管理；n n（9 9 9 9）具有紧急呼叫功能的系统；）具有紧急呼叫功能的系统；）具有紧急呼叫功能的系统；）具有紧急呼叫功能的系统；n n（10101010）减少工作量、提高工作效率；）减少工作量、提高工作效率；）减少工作量、提高工作效率；）减少工作量、提高工作效率；n n（11111111）加强企业内部之间信息共享）加强企业内部之间信息共享）加强企业内部之间信息共享）加强企业内部之间信息共享 。n n 第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述第
9、3页/共51页5/212023/4/17n n二、煤矿井下人员定位系统组成及工作原理二、煤矿井下人员定位系统组成及工作原理二、煤矿井下人员定位系统组成及工作原理二、煤矿井下人员定位系统组成及工作原理n n1 1 1 1、组成、组成、组成、组成：煤矿井下人员位置监测系统一般由：煤矿井下人员位置监测系统一般由：煤矿井下人员位置监测系统一般由：煤矿井下人员位置监测系统一般由标识卡标识卡标识卡标识卡、位置监位置监位置监位置监测分站测分站测分站测分站、电源箱（可与分站一体化）电源箱（可与分站一体化）电源箱（可与分站一体化）电源箱（可与分站一体化）、传输接口传输接口传输接口传输接口、主机（含显示、主机（含
10、显示、主机（含显示、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPSUPSUPSUPS电源、远程终电源、远程终电源、远程终电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成。端、网络接口、电缆和接线盒等组成。端、网络接口、电缆和接线盒等组成。端、网络接口、电缆和接线盒等组成。煤矿井下人员位置监测系统组成煤矿井下人员位置监测系统示意图第4页/共51页6/212023/4/17n n 2 2 2 2、煤矿井下人员定位系统工作原理、煤矿井下人员定位系统工作原理、煤矿井下人员定位
11、系统工作原理、煤矿井下人员定位系统工作原理分站发固定频率的电磁场标识卡共振被唤醒被激活信息代码调制到载波上经卡内天线发射出分站读卡器读卡模块内部集成了无线接收电路及发生基波信号的功率输出电路它将接受到标识卡发来的识别码信息在其内部经读卡模块的解调、带通滤波整形后由输出电路输出序列串行信号它将不断地通过发射天线发出载波信号（寻找信号）读卡器采用微处理器控制，通过转换模块实现与主控机之间的信息交流 第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述第5页/共51页7/212023/4/17n n三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备
12、要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求n n1 1 1 1、煤矿井下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类n n1 1 1 1）按）按）按）按工作原理工作原理工作原理工作原理分：场强式、射频标签式、其他。分：场强式、射频标签式、其他。分：场强式、射频标签式、其他。分：场强式、射频标签式、其他。n n2 2 2 2）按）按）按）按信号传输方向信号传输方向信号传输方向信号传输方向分：单向、半双工、全双工。分：单向、半双工、全双工。分：单向、半双工、全双工。分：单向、半双工、全双工。n n3 3 3 3）按）按）按）按标识卡结构标识卡结构标
13、识卡结构标识卡结构分：与矿灯一体、与手机一体、与分：与矿灯一体、与手机一体、与分：与矿灯一体、与手机一体、与分：与矿灯一体、与手机一体、与BPBPBPBP机一体、机一体、机一体、机一体、帽卡、胸卡、腰卡、其他。帽卡、胸卡、腰卡、其他。帽卡、胸卡、腰卡、其他。帽卡、胸卡、腰卡、其他。n n4 4 4 4）按）按）按）按系统结构系统结构系统结构系统结构分类：独立式、与煤矿安全监控系统一体、与分类：独立式、与煤矿安全监控系统一体、与分类：独立式、与煤矿安全监控系统一体、与分类：独立式、与煤矿安全监控系统一体、与煤矿井下移动通信系统一体、其他。煤矿井下移动通信系统一体、其他。煤矿井下移动通信系统一体、
14、其他。煤矿井下移动通信系统一体、其他。n n5 5 5 5）按）按）按）按标识卡供电方式标识卡供电方式标识卡供电方式标识卡供电方式分：有源卡、无源卡。分：有源卡、无源卡。分：有源卡、无源卡。分：有源卡、无源卡。n n6 6 6 6）按）按）按）按标识卡的工作频率标识卡的工作频率标识卡的工作频率标识卡的工作频率分：特高频（分：特高频（分：特高频（分：特高频（300MHz3GHz300MHz3GHz300MHz3GHz300MHz3GHz）、超高频）、超高频）、超高频）、超高频（3GHz30GHz3GHz30GHz3GHz30GHz3GHz30GHz）、其他。）、其他。）、其他。）、其他。n n7
15、 7 7 7）按）按）按）按功能功能功能功能分：非连续监测式、连续监测式、其他。分：非连续监测式、连续监测式、其他。分：非连续监测式、连续监测式、其他。分：非连续监测式、连续监测式、其他。n n2 2 2 2、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述第6页/共51页8/212023/4/17n n三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求三、煤矿井下人员定位系统分类及装备要求n n1 1 1 1、煤矿井
16、下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类、煤矿井下人员定位系统分类n n2 2 2 2、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求、煤矿井下人员定位系统装备要求n n（1 1 1 1）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出）各个人员出入井口、采掘工作面等重点区域出/入口、盲入口、盲入口、盲入口、盲巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出巷等限制区域等地点应设置分站，并能满
17、足监测携卡人员出巷等限制区域等地点应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入入入入井、出井、出井、出井、出/入采掘工作面等重点区域、出入采掘工作面等重点区域、出入采掘工作面等重点区域、出入采掘工作面等重点区域、出/入盲巷等限制区域的要求。入盲巷等限制区域的要求。入盲巷等限制区域的要求。入盲巷等限制区域的要求。n n（2 2 2 2）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出）巷道分支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出/入方入方入方入方向的要求。巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携向的要求。巷道
18、分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携向的要求。巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携向的要求。巷道分支的各个巷道应设置分站或天线，以便判别携卡人员的运动方向。卡人员的运动方向。卡人员的运动方向。卡人员的运动方向。n n（3 3 3 3）下井人员应携带标识卡。标识卡严禁擅自拆开。）下井人员应携带标识卡。标识卡严禁擅自拆开。）下井人员应携带标识卡。标识卡严禁擅自拆开。）下井人员应携带标识卡。标识卡严禁擅自拆开。n n（4 4 4 4）工作不正常的标识卡严禁使用。性能完好的标识卡总数，）工作不正常的标识卡严禁使用。性能完好的标识卡总数，）工作不正常的标识卡严禁使用。性能完好的标识卡总数
19、，）工作不正常的标识卡严禁使用。性能完好的标识卡总数，至少比经常下井人员的总数多至少比经常下井人员的总数多至少比经常下井人员的总数多至少比经常下井人员的总数多10%10%10%10%。不固定专人使用的标识卡，。不固定专人使用的标识卡，。不固定专人使用的标识卡，。不固定专人使用的标识卡，性能完好的标识卡总数至少比每班最多下井人数多性能完好的标识卡总数至少比每班最多下井人数多性能完好的标识卡总数至少比每班最多下井人数多性能完好的标识卡总数至少比每班最多下井人数多10%10%10%10%。n n（5 5 5 5）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等
20、。）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。）矿调度室应设置显示设备，显示井下人员位置等。n n（6 6 6 6）各个人员出入井口应设置检测标识卡工作是否正常和唯）各个人员出入井口应设置检测标识卡工作是否正常和唯）各个人员出入井口应设置检测标识卡工作是否正常和唯）各个人员出入井口应设置检测标识卡工作是否正常和唯一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。一性检测的装置，并提示携卡人员本人及有关人员。第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述第7页/共51页9/212023/4/17第二节第二节第
21、二节第二节 矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术n n一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术n n1 1 1 1、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式n n1 1 1 1）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术n n2 2 2 2）红外技术）红外技术）红外技术）红外技术n n3 3 3 3）超宽频技术（）超宽频技术（）超宽频技术（）超宽频技术（UWBUWBUWBUWB）n n4 4 4 4）Wi-FiWi
22、-FiWi-FiWi-Fi技术技术技术技术n n(无线保真无线保真无线保真无线保真)n n5 5 5 5）ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee技术技术技术技术n n(蜜蜂蜜蜂蜜蜂蜜蜂)蓝牙技术是全球通用的小范围无线通信技术，是近距离便携式器件之间的红外线链路（IrDA）而提出的，是低成本、短距离无线个人网络传输应用。主要目标:提供一个全世界通行的无线传输环境，通过无线电波来实现所有移动设备之间的信息传输服务。优点：蓝牙技术应用红外线收发器连接虽然能免去电线或电缆的连接；缺点：距离只限于12m，而且必须在视线上直接对准，中间不能有任何阻挡，同时直限于在两个设备之间进行连接，不能同时连
23、接更多的设备。第8页/共51页10/212023/4/17第二节第二节第二节第二节 矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术n n一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术n n1 1 1 1、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式n n1 1 1 1）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术n n2 2 2 2）红外技术）红外技术）红外技术）红外技术n n3 3 3 3）超宽频技术（）超宽频技术（）超宽频技术（）超
24、宽频技术（UWBUWBUWBUWB）n n4 4 4 4）Wi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi技术技术技术技术n n(无线保真无线保真无线保真无线保真)n n5 5 5 5）ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee技术技术技术技术n n(蜜蜂蜜蜂蜜蜂蜜蜂)红外技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术。优点：是无须申请频率使用权，因而红外通信成本低廉；体积小，功耗低，连接方便，简单易用的特点；由于数据传输率较高，因而适于传输大容量的文件和多媒体数据；红外线发射角度较小，传输安全性高。不足：它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而该技术只能用于两台
25、设备之间的连接。第9页/共51页11/212023/4/17第二节第二节第二节第二节 矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术n n一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术n n1 1 1 1、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式n n1 1 1 1）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术n n2 2 2 2）红外技术）红外技术）红外技术）红外技术n n3 3 3 3）超宽频技术）超宽频技术）超宽频技术）超宽频
26、技术(UWB(UWB(UWB(UWB）n n4 4 4 4）Wi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi技术技术技术技术n n(无线保真无线保真无线保真无线保真)n n5 5 5 5）ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee技术技术技术技术n n(蜜蜂蜜蜂蜜蜂蜜蜂)超宽频技术（Ultra WideBand，UWB）是一种独特的、很有前景的无线通信技术。优点：该技术在时域中以纳秒级的非正旋波窄脉冲信号为载波，因而在领域中具有扁平的很宽的频谱，标准的带宽为55Mb/s，通过调频避免与其他无线信号的冲突；由于结构简单，且成本低，在家用方面很有市场。缺点：可能会成为潜在的干扰源，同时由于功率限制，
27、传输距离短，只有10m左右的距离。第10页/共51页12/212023/4/17第二节第二节第二节第二节 矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术n n一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术n n1 1 1 1、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式n n1 1 1 1）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术n n2 2 2 2）红外技术）红外技术）红外技术）红外技术n n3 3 3 3）超宽频技术）超宽频技术
28、）超宽频技术）超宽频技术(UWB(UWB(UWB(UWB）n n4 4 4 4）Wi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi技术技术技术技术n n(无线保真无线保真无线保真无线保真)n n5 5 5 5）ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee技术技术技术技术n n(蜜蜂蜜蜂蜜蜂蜜蜂)无线保真:(Wi-Fi（wireless fidelity，）即802.11b/g标准工作在2.4GHz 的频带，采用CCK调制技术，传输速率最高分别可达到11Mbit/s和54Mbit/s。Wi-Fi是由AP（Access Point，无线访问节点）和无线网卡组成的无线网络。优点：速度快，可靠性高，在开放性
29、区域，通讯距离可达305m，在封闭性区域，通讯距离为76m 到122m，方便与现有的有线以太网络整合；可移动性、价格低廉。第11页/共51页13/212023/4/17第二节第二节第二节第二节 矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术矿井下无线通讯及射频识别技术n n一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术一、煤矿井下无线通讯技术n n1 1 1 1、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式、目前常用的无线通信方式n n1 1 1 1）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术）蓝牙技术n n2 2 2
30、 2）红外技术）红外技术）红外技术）红外技术n n3 3 3 3）超宽频技术）超宽频技术）超宽频技术）超宽频技术(UWB(UWB(UWB(UWB）n n4 4 4 4）Wi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi技术技术技术技术n n(无线保真无线保真无线保真无线保真)n n5 5 5 5）ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee技术技术技术技术n n(蜜蜂蜜蜂蜜蜂蜜蜂)基于IEEE 802.15.4协议规定的ZigBee技术是一种新兴的无线通信技术：蜜蜂（bee）+“嗡嗡”（zig）优点：近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率（工作速率大约为20250 kb/s）、低成本（不到蓝牙的1/1
31、0）、安全（提供了三级安全模式）以及自动动态组网与自主路由。主要适合用于自动控制和远程控制领域，支持地理定位功能，它是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案，可以嵌入许多其它的设备。第12页/共51页14/212023/4/17n n2 2、影响煤矿井下定位的主要因素影响煤矿井下定位的主要因素n n（1 1）多径传播）多径传播n n（2 2）多址干扰）多址干扰n n（3 3）信号同步误差）信号同步误差第二节矿井下无线通讯及射频识别技术无线信号的多径传播现象会使得基于角度和时间的定位方法产生较大的误差，主要原因是多径传播会对测量代表收发双方实际距离和方位的直射路径（LOS）信号的角度和时延
32、产生较大的干扰第13页/共51页15/212023/4/17n n2 2、影响煤矿井下定位的主要因素影响煤矿井下定位的主要因素n n（1 1）多径传播）多径传播n n（2 2）多址干扰）多址干扰n n（3 3）信号同步误差）信号同步误差第二节矿井下无线通讯及射频识别技术多址干扰是影响系统性能和容量的主要因素，当对定位信号进行测量时，多址干扰的存在仍然会对测量结果产生较大的干扰。但是目前大多数效果较好的多用户检测算法，当用户数量较多时，其运算量非常大，实现较为困难。在进行TOA估计(TOA估计通常是以检测首达路径DP(DirectPath)来获得传播时延)的过程中，信号时间延迟的估计精度与估计过
33、程中参考信号和接收信号之间的同步程度有关，即检测到的信号峰值是否为真正的峰值点，特别是对于多径传播环境下，如何在相关波形中获取较好的相关峰值点很重要。当接收信号和参考信号的同步较差时，会展宽相关波形，同时会出现较为严重的旁瓣，这些对TOA估计的影响很大。因此，在设计人员定位系统之前必须对巷道内无线通讯环境进行分析。第14页/共51页16/212023/4/17n n3 3 3 3、煤矿井下无线通讯特点煤矿井下无线通讯特点煤矿井下无线通讯特点煤矿井下无线通讯特点n n（1 1）衰减与频率的关系）衰减与频率的关系）衰减与频率的关系）衰减与频率的关系n n（2 2）衰减与曲率的关系）衰减与曲率的关系
34、）衰减与曲率的关系）衰减与曲率的关系n n（3 3）巷道半径对无线传输的影响）巷道半径对无线传输的影响）巷道半径对无线传输的影响）巷道半径对无线传输的影响n n（4 4）衰减与粗糙度、倾斜度的关系）衰减与粗糙度、倾斜度的关系）衰减与粗糙度、倾斜度的关系）衰减与粗糙度、倾斜度的关系n n（5 5）接收点有用信号十分微弱）接收点有用信号十分微弱）接收点有用信号十分微弱）接收点有用信号十分微弱n n（6 6）井下环境机电噪声干扰严重）井下环境机电噪声干扰严重）井下环境机电噪声干扰严重）井下环境机电噪声干扰严重第二节矿井下无线通讯及射频识别技术第15页/共51页17/212023/4/17名称名称甚低
35、频甚低频低频低频中频中频高频高频甚高频甚高频超高频超高频特高频特高频极高频极高频符号符号VLFVLFLFLFMFMFHFHFVHFVHFUHFUHFSHFSHFEHFEHF频率频率3-30KHz3-30KHz 30-300KHz30-300KHz 0.3-3MHz0.3-3MHz3-30MHz3-30MHz 30-300MHz30-300MHz 0.3-3GHz0.3-3GHz3-30GHz3-30GHz30-300GHz30-300GHz波段波段超长波超长波长波长波中波中波短波短波米波米波分米波分米波厘米波厘米波毫米波毫米波波长波长1KKm-1KKm-100Km100Km10Km-1Km10
36、Km-1Km 1Km-100m1Km-100m100m-10m100m-10m10m-1m10m-1m1m-0.1m1m-0.1m10cm-1cm10cm-1cm10mm-1mm10mm-1mm传播特性传播特性空间波为空间波为主主地波为主地波为主地波与天地波与天波波天波与地天波与地波波空间波空间波空间波空间波空间波空间波空间波空间波主要用途主要用途海岸潜艇海岸潜艇通信；远通信；远距离通信；距离通信；超远距离超远距离导航导航越洋通信；越洋通信；中距离通中距离通信；地下信；地下岩层通信；岩层通信；远距离导远距离导航航船用通信；船用通信；业余无线业余无线电通信；电通信；移动通信；移动通信；中距离导中
37、距离导航航远距离短远距离短波通信；波通信；国际定点国际定点通信通信电离层散电离层散射；流星射；流星余迹通信；余迹通信；人造电离人造电离层通信；层通信；对空间飞对空间飞行体通信；行体通信；移动通信移动通信小容量微小容量微波中继通波中继通信；对流信；对流层散射通层散射通信；中容信；中容量微波通量微波通信信大容量微大容量微波中继通波中继通信；数字信；数字通信；卫通信；卫星通信；星通信；国际海事国际海事卫星通信卫星通信再入大气再入大气层时的通层时的通信；波导信；波导通信通信中国无线电频率划分及主要用途第二节矿井下无线通讯及射频识别技术第16页/共51页18/212023/4/17n n二、二、射频识别
38、技术简介射频识别技术简介n n1 1、射频识别技术概念、射频识别技术概念n n 1 1）射频的定义）射频的定义n n射频射频射频射频:就是就是射频电流射频电流，高频交流变化电磁波高频交流变化电磁波的简称，的简称，n n10001000010000次次/s/s的称为的称为高频电高频电流流，而，而射频就是这样一种高频电流射频就是这样一种高频电流。n n电磁波电磁波:交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，被称为被称为电磁波电磁波。在电磁波频率。在电磁波频率低于低于100kHz100kHz时时，电磁波会被地表吸，电磁波会被地表吸收，不会形成有效的传
39、输，但电磁波频率收，不会形成有效的传输，但电磁波频率高于高于100kHz100kHz时，电磁波时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，传输能力，把远距离传输能力的高频电流称为射频把远距离传输能力的高频电流称为射频。第二节矿井下无线通讯及射频识别技术第17页/共51页19/212023/4/17n n二、二、射频识别技术简介射频识别技术简介n n1 1、射频识别技术概念、射频识别技术概念n n1 1）射频的定义）射频的定义n n2 2）射频识别技术）射频识别技术n n射频识别技术射频识别技术是是自动识别技
40、术自动识别技术(90/20)(90/20)，利用，利用无线射频方式进无线射频方式进行非接触通信行非接触通信，以达到自动识别目标对象的目的并获得相关数据以达到自动识别目标对象的目的并获得相关数据的自动传输识别技术。的自动传输识别技术。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣的环境。劣的环境。第二节矿井下无线通讯及射频识别技术最早用于通讯控制、高速公路、桥梁的自动收费以及安全领域。以前，由于成本过高，影响了其向更广的领域拓展。现在，随着大规模集成电路制造工艺的不断提高，芯片集成度越来越高，功能越来越强，元器件封装不断减小，使得射频识别系统的成本大大降低，体积也大大
41、减小，真正进入到实用化阶段，一种成熟的自动识别技术。第18页/共51页20/212023/4/17n n二、二、二、二、射频识别技术简介射频识别技术简介射频识别技术简介射频识别技术简介n n2 2、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点n n 1 1）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线n n 2 2）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理）射频识
42、别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理n n 3 3）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点第二节矿井下无线通讯及射频识别技术在射频识别系统工作过程中，始终以能量作为基础，通过一定的时序方式来实现数据交换。在射频识别系统工作的信道中存在有三种事件模型，即以能量提供为基础的事件模型，以时序方式实现数据交换的事件模型，以数据交换为目的的事件模型.用来存储需要识别传输的信息 第19页/共51页21/212023/4/17n n二、二、二、二、射频识别技术简介射频识别技术简介射频识别技术简介射频识别技术简介n n2 2、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理
43、及特点、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点n n 1 1）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线n n 2 2）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理n n 3 3）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点第二节矿井下无线通讯及射频识别技术（1）读卡器将无线电载波信号经过发射天线向外发射。（2）当标签进入发射
44、天线的工作区域后，如果接收到读卡器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即ActiveTag，有源标签或主动标签）。（3）系统的接收天线接收标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读卡器。读卡器读取信息并解码后，送至后台的计算机控制器。（4）计算机控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。（5）执行机构按照计算机的指令动作。第20页/共51页22/212023/4/17n n二、二、二、二、射频识别技术简介射频识别技术
45、简介射频识别技术简介射频识别技术简介n n2 2、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点、射频识别系统原理及特点n n 1 1）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：）射频识别系统组成和工作原理：信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线信号发射机、接收机、天线n n 2 2）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理）射频识别技术的基本工作原理n n 3 3）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点）射频识别技术特点第二节矿井下无
46、线通讯及射频识别技术（1）读取方便快捷：数据的读取无需光源。有效识别距离可达到30m以上，（2）识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，同时处理多个标签，实现批量识别。（3）数据容量大：最多也只能存储2725个数字；（4）使用寿命长，应用范围广：使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，（5）标签数据可动态更改：利用编程器可以向写入数据，（6）更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性。（7）动态实时通信：标签以与每秒50100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解
47、读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。第21页/共51页23/212023/4/17n n三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计n n1 1 1 1、读卡器读卡器读卡器读卡器-天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块 n n 1 1）读卡器的基本功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能n n 2 2）读卡器的分类）读卡器的分类）读卡器的分类）读卡器的分类n n 3 3）读卡器的工作方式）读卡器的工作方式）读卡器的工作方式）读卡器的工作方式 读卡器的基本构成第
48、二节矿井下无线通讯及射频识别技术发射和接收射频载波信号的设备可接收和发射射频载波接收射频模块传输的信号，解码后获得标签内信息，可将要定稿标签的信息编码后传递给射频模块，完成写标签操作 只在耦合方式、通信流程、数据传输方式，特别在频率范围等方面有所差别，但在功能原理以及构造设计上基本类似第22页/共51页24/212023/4/17n n三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计n n1 1 1 1、读卡器读卡器读卡器读卡器-天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块 n n 1 1）读卡器的基本
49、功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能n n 2 2）读卡器分类）读卡器分类）读卡器分类）读卡器分类n n 3 3）读卡器工作方式）读卡器工作方式）读卡器工作方式）读卡器工作方式 第二节矿井下无线通讯及射频识别技术（1）工业读卡器-对于在安装或生产设备中的应用，具备标准的现场总线接口，以便更容易集成到现有设备中，主要应用于矿井、自动化生产等领域。（2）固定式读卡器-将射频控制器和高频接口封装在一个固定的外壳中构成，可将天线和射频模块封装在一个外壳单元中，这时构成了集成式读卡器或一体化读卡器。（3）OEM读卡器-装在一个屏蔽的白铁皮外壳中或以无外壳的插件板的方式向用户供货，（4）便
50、携式读卡器-由读卡器模块、天线和掌上电脑集成，一般带有LCD显示屏，并且带有键盘面板以便于操作或输入数据。第23页/共51页25/212023/4/17n n三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计三、射频识别系统的设计n n1 1 1 1、读卡器读卡器读卡器读卡器-天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块天线、射频模块、读写模块 n n 1 1）读卡器的基本功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能读卡器的基本功能n n 2 2）读卡器的分类）读卡器的分类）读卡器的分类）读卡器的分类n n 3 3）读卡器的工作方式）读卡器的工作方式）读卡器