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目前,我国煤矿事故频发,国家对煤矿安全生产的重视程度已提高到前所未有的高度,为了减少矿难事故的发生,保障矿工的生命财产安全,结合我国实际的煤矿安全生产需求,本文将RFID技术应用于煤矿安全生产系统中,实现对井下作业人员及井下环境的实时监控,有效的提高了煤矿生产的安全程度,保障了人员财产安全,对煤矿安全生产具有重要的意义。
本文首先从系统需求分析入手分析了现有煤矿安全生产系统存在的问题,然后分析和比较了无线传输技术应用于煤矿安全生产系统的合理性和优越性,结果表明将无线传输技术应用于煤矿安全生产系统是适合我国当前煤矿安全生产的最佳应用方案之一。而后对主流的无线通信技术进行了分析和比较,结合煤矿安全生产的实际需求,综合考虑各方面因素,最后选择了最具商用前景的RFID技术应用于煤矿安全生产系统。
本文的研究重点是基于CYRF6936射频芯片的RFID系统中读卡器和有源标签设备的设计与实现,本文主要做了以下几方面工作:1、分析了系统的设备功能及设计需求,并提出了系统设备软硬件的总体设计方案,然后,根据设计需要本文对系统设备的核心处理器和射频芯片进行了合理的选型,最终选取基于ARM920T内核的S3C2440芯片作为读卡器核心处理器、TI公司的低功耗MSP430F2012芯片作为有源标签的控制芯片和Cypress公司的CYRF6936作为射频前端电路的射频芯片。2、重点对读卡器和有源标签的硬件电路进行了详细的分析和设计。由于读卡器设计较为复杂,因此,采用了模块化的设计思想,将读卡器划分为三大功能模块,以提高研发阶段的工作效率,并方便后期升级。三大功能模块分别为:控制模块、接口模块、射频模块,提出满足三大功能模块设计需求的详细设计方案。本文对PCB电路板设计过程中关键问题进行了研究与分析。3、在完成了硬件的基础上,对读卡器和有源标签进行了软件程序的设计并搭建了适合读卡器软件开发的嵌入式平台,进行了Bootloader、内核、文件系统的定制与裁剪。4、建立系统测试环境,对RFID系统设备进行了验证与测试,并详细的分析了测试结果。
最后测试结果表明,本论文设计的读卡器和有源标签工作稳定,各个功能模块运行正常,满足煤矿安全生产系统的需求。