基于RFID的人员精确定位方法研究

李纲　唐迪

摘要：针对矿井下等地下复杂工作环境中的人员定位问题，结合蛛网定位算法和RFID技术设计一种人员精确定位方法。详细阐述了矿井下建立蛛网模型的方法，介绍了人员定位数据的采集思路和误差分析。使用该方法定位精确，保障了井下人员的安全，为矿难发生时的救援定位节省了宝贵时间。

关键词：RFID； 蛛网算法； 人员定位

中图分类号：TP3016 文献标识码：A文章编号：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

近年来，RFID技术在各大公司企业的人员定位系统中愈发呈现广泛应用态势，但这些公司企业的人员定位却主要由门禁系统来控制和实现，因此仅能确定员工是否进出了某门禁定位点，却无法获得员工的精确定位[1-2]。对于工矿企业来说，工作于矿井下的人员更加需要获得精确定位，如此则不但可以随时掌握员工的具体位置，更重要的是当发生矿难等突发灾情时更有利于救援工作的开展与实施。文中即将使用蛛网定位算法实现人员的精确定位研究。

1国内外研究现状

国外煤矿等需要在井下密闭环境中作业的企业都已使用了人员精确定位系统，且系统发展已尽于完善，但其中主要由Zigbee等技术实现人员的定位。目前，国内外已有不少工矿企业正在大力推进将RFID技术应用到井下人员定位系统中的研究[3-7]，但很多技术仅只处于实验室阶段，或仅有简单的设计构想以及定位算法预演，直接可获应用的人员精确定位方面的技术还未臻成熟与优越。

2研究背景及意义

近几年矿井下的危机事故频发，即已逐渐引起企业与政府关于井下安全与工作人员人身安全问题的高度重视，如对于矿井下工作环境的监控，人员的精确定位等问题的日渐关注。矿井下工作环境的监控有助于提前发现安全隐患，如瓦斯突出等严重灾害事故发生前，即可通过瓦斯传感器测试空气中的瓦斯浓度而获得发现，从而为人员的疏散创造宝贵时间；而一旦严重灾害事故真实发生，则需要迅速实施救援，此时即需获知安全事故发生前工人所困位置，并结合红外传感器探明受困人员，使受困人员的获救几率大幅增加。

人员定位方法与技术有很多，但大多数并不适用于井下环境的人员定位。如GPRS技术多是应用在地面上，而矿井下却难以发挥效用；其他的短程技术如蓝牙等也由于能耗过高并不适用于井下复杂环境。另外，目前标志性的Zigbee技术定位效果好，能耗低，但其成本却比使用RFID技术略高，而使用RFID技术安全性则更高，能耗却更低，因此将RFID技术应用在人员精确定位领域即势必有更大优势，同时亦可显著提升工矿企业对井下人员的监管和定位能力。

3人员精确定位的实现

3.1定位模型的建立

文中针对矿井下实际工作环境的全面需要构建了人员精确定位模型，也就是定位模型的建立除了要满足井下人员的定位需要外，还应考虑到复杂安装环境与各类维护工作的预期需求。文中井下人员精确定位的实现拟采用蛛网定位算法采集人员的位置信息，并最终实现人员的精确定位[3]。蜘蛛可以在任何复杂的地理环境中织网以捕获猎物，只要猎物入网，蜘蛛即可通过蛛网的震动来确定猎物的位置，而井下人员精确定位就是利用了蜘蛛网的相应特性，在矿井下复杂环境中建立蛛网模型，而蛛网模型则由参考标签（RFID标签）组成，读写器将替代了蜘蛛的功能，而蛛网的震动可由射频信号模拟，最终实现矿井下人员的精确定位。蛛网井下定位模型如图1所示，图中心位置就是读写器，此外的黑白点代表了参考标签。蛛网模型是二维平面图，实际铺设并非一定按照图1展示般进行设计，而是将其如同真正的蜘蛛网一般覆盖在矿井的矿道内即可。

5结束语

在矿井下复杂工作环境中，引入蛛网模型和蛛网定位算法，为矿井下的人员精确定位提供一种新的解决思路，在发生矿难进行救援的时候，节省了大量的人员定位时间，为挽救生命做出了一定贡献。但使用蛛网定位算法进行矿井下人员的精确定位也具有一定缺陷，如干扰、人员信息漏读等均是下一步研究中亟待解决的重点问题。

参考文献：

[1]陆月然，梁碧珍. 基于RFID技术的煤矿井下安全管理系统研究[J]. 煤炭技术， 2014（3）：22-24.

[2]柯建华，魏学业. 基于RFID与CAN的煤矿井下人员定位系统研究[J]. 煤炭工程， 2006（11）：104-106.

[3]李纲，张少辉. 基于RFID的蛛网模型定位算法设计[J]. 软件， 2012， 33（4）：9-12.

[4]李纲，任国恒，王迆冉. 基于ZigBee技术的家居抄表系统设计[J]. 智能计算机与应用，2014（2）：20-23.

[5]王亚琴，裴彩燕，刘敏. 物联网中RFID的煤矿井下人员定位系统[J]. 煤炭技术， 2014（1）：163-165.

[6]张健翀. 基于射频识别RFID技术室内定位系统研究[D]. 广州：中山大学， 2010.

[7]唐春玲，孙明刚. 基于无线定位技术的煤矿井下人员定位系统研究[J]. 煤炭技术， 2014（1）：116-118.