引言 

     近年來，在全國范圍內的煤炭生產事故不斷發生，加強安全生產已經成為確保煤炭企業健康發展的必要前提。利用現代信息技術對井下生產人員進行實時定位，可以使地面人員及時動態掌握井下人員的分布及作業情況，實現兩者間的信息及時溝通，從而有效地實施安全管理，減少人員傷亡，所以加強這方面的研究有著重要的現實意義和理論意義。 

      在地面上的基于GPS的定位技術現在也已經非常成熟，但在地下幾百米甚至上千米的礦井巷道中，無法接受到GPS信號，所以，我們必須另辟蹊徑來解決井下人員定位的難題。 

      所謂RFID(Radio Frequeney Identification)技術，就是利用無線電波來進行通訊的一種自動識別技術。其基本原理是通過閱讀器和標簽Tag之間的電磁藕合或電感耦合來進行通訊，以達到對持有標簽的人或物進行自動識別的目的。作為一項先進的自動識別技術，RFID具有可讀寫、穿透力強、識別距離遠、速度快，環境適應性好等特點。 

      進幾年來，RFID技術及其應用在國內外都得到了迅速的發展。特別是，隨著成本的下降和標準化的實施，RFID技術的全面推廣和應用將越來越廣泛。 

      遠距離的RFID可以在持標簽者不需要有意識地做出刷卡動作時，就可以將標簽信息讀人閱讀器，因而可以實現安全、戧哇、力便的人員識別。 

1系統總體結構方案 

      目前正在應用的一些人員定位系統，主要分為井上主機和井下分站兩部分組成，主機和分站通過專有線路連接，如下圖所示。當主機和線路出現故障時，系統將完全癱瘓，可靠性能很差。并且這種連接方式不利于硬件的維護和系統的擴充。 

       實現的系統，在結構上進行了很大的調整。在井下專門設計能獨立工作的輪巡上位機，它負責采集各閱讀器中的信息，并通過網絡發送到井上；在井上配置有標簽服務器，通過它聯系了監控系統(及其它可能的應用系統)與井下各分站。井上模塊與井下模塊之間通過共用的工業以太網連接，無須專用連接線路。 

       系統由信息采集、標簽服務器、GIS現場監控、Web查詢四大模塊組成。 

      標簽的信息采集由若干臺閱讀器、兩臺(或以上)上位機POLLING、CAN總線、工業以太網、標簽服務器組成。上位機不斷的輪巡所有的閱讀器，并把采集到的信息往標簽服務器；標簽服務器判斷標簽的類型，進行分析處理后，將標簽信息打包發向GIS現場監控模塊；GIS現場監控模塊以MapXtreme為核心，實時地將標簽服務器發來的信息解包，并根據標簽信息得到對應的員工信息，將員工信息及其當前的位置顯示在GIS地圖中。并且在監控模塊中，可以查詢得到某地址的員工列表，某員工的行動路徑等信息；Web查詢模塊使授權的用戶可以通過Inter—net查詢員工下井的實時數據和詳細的歷史數據，并進行各種統計分析。 

2系統的具體實現 

2．1上位機polling的實現 
      閱讀器分站連接在CAN總線上，通過RS485接入上位機。上位機polling采用本安型的工控機。有兩臺上位機并行的工作，不斷的將閱讀器感應到的信息拉(PULL)上來，發送給標簽服務器。并行丁作的兩臺上位機，協調工作，動態地分配將要通訊的閱讀器的地址，當任何一臺機器因為某些原因而停機時，都不會中斷系統的通訊。為了通訊的安全可靠，polling與閱讀器之間利用郵件通訊。定義函數SendMaiLReadMail分別表示向閱讀器發送命令郵件和從閱讀器中得到Tag郵件或其它設置信息。 

      為了能夠同時與多臺閱讀器進行讀?。l送操作，polling軟件上采用獨立線程分別來實現郵件的讀取和發送，并通過發送message消息到線程，來控制線程功能的啟動和暫停。當郵件讀取線程接收到郵件后，通過Socket接口發往標簽服務器。(見圖3) 

      上位機要放置于礦井下，所以必須是本安型的丁控機。它通過工業以太網與井上的標簽服務器相連。長距離的信息傳輸以及其它不確定的因素，會造成上位機與標簽服務器的通訊中斷，所以在polling中特別設計離線工作模塊，這使得在通訊中斷的期間，polling將數據暫存在本地，等通訊恢復后，再自動上傳。 

2.2 標簽服務器的實現 
      標簽服務器是整個系統的核心，它連接著上位機，監視模塊，DB服務器。上位機將接收到的標簽信息，傳遞給標簽服務器，標簽服務對發送來的信息進行處理，存人DB或者再轉發至監視模塊；反過來，系統的監視模塊對閱讀器的控制命令的發送也是通過標簽服務器的轉發，發到指定的閱讀器中的，進而讓閱讀器執行相應命令。  

      上位機、標簽服務器都連接在工業以太網上。標簽服務器同時也是一臺Socket服務器，標簽服務器與所連接來的各個上位機用獨立的線程通訊，收到某郵件后，將郵件填加到輸入隊列中，即可進入下一次接收循環。另有專門的線程來檢查輸入隊列，判斷郵件的類型，重新將郵件打包，發向相應的處理模塊。同樣，當需要向下位機或通過下位機向閱讀器發送指令時，先將指令填加到輸出隊列，然后也有專門的線程向socket客戶端發送。 

       通過使用輸入，輸出隊列的隔離，匹配了socket讀寫與數據處理之間的速度，不會因為有大量的socket數據涌人，而造成數據處理的滯后；反過來，也不會因為進行復雜的處理而影響下一次socket數據的讀取。 

2．3 GIS監視模塊的實現 
       閱讀器感應到的RFID卡號信息，最終要傳送到監視模塊來。監視模塊以GIS為核心，采用MapInfo公司的MapXtreme 2004 for．Net。GIS中有巷道圖層、軌道圖層、閱讀器圖層、人員圖層。當監視模塊收到標簽服務器發來的郵件包后，根據閱讀器的地址，用動畫的效果在MAP中的響應位置進行標注。 

       監視模塊提供下列的功能：顯示當前井下各個位置的人數、分布及各部門人員數量；顯示某個位置的當前人員列表，詳細顯示人員的下井時間，進人某個位置的時問；追蹤某個人員下井后所走過的路線，井將路線顯示在MAP中；查詢某個人員的歷史下井路線。在GIS監視模塊中，將有關的井下GIS地圖的顯示，軌道的選擇，路徑的查找等操作封裝成獨立的模塊，作為GIS平臺，并制定了軌道、路徑、人員、設備等的數據標準。這個GIS平臺可以應用于日后的其它煤礦井下信息化系統中。 

3系統的推廣 

       系統標記了下井口和上井口兩個閱讀器，就可以是—個完整的下井考勤系統，因為始終記錄著人員的行走路線，這事實上要比普通的考勤系統有著更準確詳細的考勤記錄，并且下井的員工不需要特意做出打卡動作。 

      遠距離RFID在井下的應用是很廣泛的，我們在閱讀器上擴展 8入8出的I／O口，就可以采用集散式控制來完成對井下設備的控制，如控制軌道的轉轍機等，實現井下機車的調度。 

4結束語 

       井下人員定位系統，作為礦井安全生產的被動防御系統，將為企業在安全管理，災害預防、事故救助等方面提供有力的信息支持，為改善了我國煤礦安全生產狀況發生作用。