煤矿行业中,日常安全生产管理以及事故发生后的紧急救援始终是业内人员高度关注的热点课题。矿井人员定位系统能够实现对井下作业人员的实时定位,在提高生产和管理效率的同时,为事故后的紧急救援提供准确的位置信息,使得救援的效率大大提升。因此,建立一套完善的矿井人员定位系统具有重大的现实意义。本文分析了国内外矿井人员定位系统的研究与发展现状,介绍了RFID技术的特点、标准、工作原理以及发展历程,并对电子标签和读写器的组成以及RFID系统中防碰撞问题进行了深入的研究。在此基础上,通过对矿井人员定位系统功能需求、井下射频系统的工作频段、人员定位方案以及井下通信方案的详细分析,给出了基于工业以太网和RS-485总线通信方案的矿井人员区域定位系统总体设计方案,并据此对矿井人员定位系统中关键设备——识别分站与监测分站的软件和硬件进行了设计与实现。为了满足矿井人员定位系统对实时性的要求,本文通过分析监测分站的轻量级TCP/IP协议栈(Lightweight Internet Protocol, LwIP)的内部机制及性能瓶颈,设计并实施了LwIP的实时性优化方案。同时,考虑到矿井人员定位系统中存在紧急数据(比如报警信息)需要以比普通数据更高的优先级发送到网络上的情况,本文设计了LwIP优先级管理机制,确保采用DSCP (Differentiated Services CodePoint)协议进行高优先级标记的紧急数据传输时优先于普通数据。最后,实验表明,本文的优化方法可以显著提高LwIP的实时性性能。