基于RFID的隧道人员定位系统VE

基于RFID的隧道人员定位系统VE 基于RFID的隧道人员定位系统 摘要:针对隧道特殊的工作环境，采用rfid技术设计出隧道人员定位系统。系统能够识别并确定工作人员在隧道中的位置，同时可以对隧道人员进行管理。 关键词:隧道;射频识别;标签;读卡器 中图分类号:tp311 文献标识码:a 文章编号:1007-9599 (2013) 02-0000-02 1 系统背景 现如今，除了煤矿等需要在地表以下深挖矿井外，还有铁路、公路等很多工地都需要在山体中开挖隧道。由于山体各种复杂的地理地质条件，导致隧道施工中出现各种意外事故。为此，各地隧道的安全性问题受到了国务院和各级政府的重视，都十分关注施工人员的安全。国家安全生产监督管理局和交通运输部、铁道部等都曾出台过若干重要文件对隧道施工安全问题提出要求。为提高隧道施工安全性，有关学者和科研人员研发出很多用于隧道施工人员监控报警、定位和管理的系统。 因此，能够实现灾害预防、事故救助、信息化管理等先进的管理手段将是隧道安全建设的必然选择。通过隧道人员定位系统能对隧道开挖工作人员进行准确的定位，以确定隧道开挖工作人员所在的位置，从而对其进行有效地管理。面对灾难和事故，通过获取开挖人员的精确定位信息，使救援队可以准确及时地到达受困人员所在 现场实施救援工作。 2 系统总体架构 整个系统由三大部分组成，分别是信息采集部分、信息传输部分以及信息处理部分。通过这三个部分，能够实现对隧道人员定位，结构如图1所示。 在隧道中每隔一段距离装设一台rfid射频读卡器，读卡器安装时应保证两者之间不能拥有交叉部分且不应该相距过远，过远易出现定位模糊，过近会造成扫描范围重复覆盖，因而产生误判。多台读卡器之间将传输线相互连接形成总线结构为信息传输部分。传输总线沿隧道方向向里面伸展，连接到隧道外面的处理服务器。隧道口服务器对数据帧进行处理，然后结合本地数据库中的人员基本信息数据进行分析整理，将处理后的信息进行显示并保存进数据库。该系统采用c#语言和sql server 2005后台数据库。利用采用可视化程序设计技术，使得系统界面友好，操作方便，宜于维护。 3 系统设计与实现 3.1 系统工作原理 通过隧道中的读卡器读取工作人员随身携带的识别标签，当工作人员携带识别标签经过rfid读卡器时，读卡器读取到标签上的基本信息，并在读取到的标签信息里加上采集器的地址编号封装成数据帧，通过数据总线传送给隧道口的服务器。服务器接收到数据帧后，对数据帧拆封解析，获取到地址信息和人员信息，根据地址信 息从而确定隧道施工人员以及所在隧道的具体位置，实现工作人员在隧道中的定位。 3.2 系统功能主要模块 系统根据需求分成三个模块，分别是数据接收模块、数据处理模块和远程访问模块，如图2所示。 数据接收模块是将数据帧从数据总线上进行获取并分析的模块。主要工作为访问服务器的端口，捕获数据帧，并拆分帧的首部和尾部按照规定好的数据格式，分隔截取信息。数据处理模块是一般性的数据库访问模块。主要的工作为访问数据库，按需求查询出对应的数据库。也可以生成对应的excel表格，用于移动存储管理。远程访问模块是管理通过网站访问本地数据库的模块。主要工作是按照需求，给网站提供相应的数据，按照一定的更新频率刷新网站，以保证网站上所显示的数据是相对实时的。 3.3 系统功能实现 3.3.1 系统接收模块 在数据接收模块中，通过开启独立线程对计算机端口进行访问，获取读卡器主动发出的数据帧。在获取数据帧后，交付另外一条线程进行数据分析处理。数据分析线程将所获取的数据帧按照固定的格式进行解析，获取读卡器的地址编号和所读取到的标签信息。 在解析数据帧后，如果内存队列中并不存在该人员的编号，则在将人员位置信息存进数据库的同时，将工作人员的编号及所在地址 编号作为关键字存放在内存队列中。内存中所存在的信息代表正在隧道中施工，即需要在实况图中进行显示。 在解析数据帧后遍历内存队列后，如果发现存在相同的人员编号，说明该人员已经在隧道中进行工作，通过比较对应的地址编号确定人员位置是否发生变化，进而来决定是否将本次数据存进数据库中。 当捕捉到洞口读卡器所发出的数据帧且该数据帧所代表的人员已经存在内存队列时，则认为该人员正在走出隧道施工地，将该工作人员所对应的内存队列信息删除，并记录进数据库。如图3所示。 3.3.2 数据处理模块 在数据处理模块中，工作时间统计和人员信息基本查询为一般性的数据库查询，根据实际情况还能派生出更多的一般性查询子模块。该些查询模块是为了满足各工作地点对人员信息的考核和统计，确定基本出勤情况。 人员定位采用实况图方式，由一条独立的线程进行操作。该线程在系统开启后同时启动，先访问数据库，将没有出隧道的标记的人员编号及地址加入到内存队列中，此处处理是为了防止因施工现场出现断电等意外情况，造成内存队列中数据丢失因而出现的人员工作信息丢失。该线程将以一定的刷新频率遍历内存队列，将队列中的工作人员总数显示到实况图所对应的地址位置，从而实现对隧道 各工作点的信息统计与监视，把握全局。 led显示接口模块，提供隧道口led大屏幕播放器获取数据。数据来源于数据库，一条独立线程管理数据库对应的文档。该线程同样以一定的速率对数据库进行访问，然后将所需的数据获取并以文件的形式保存，供led显示使用。 3.3.3 远程访问模块 隧道施工现场，通过网络和iis组建架设服务器。服务器可以将本地数据库中的信息以网站的形式进行发布，可以通过浏览网站，实时查询到隧道内人员施工的信息。 因每次对内存队列进行操作的同时，会对数据库中对应的基本表中的数据进行增删改的操作。所以，通过对数据库内存队列对应的基本表进行查询，可以将本地的实况图上的信息映射在网页上，对网站访问进行查看。同时，所有的工作人员信息均保存在本地数据库，通过网站可以对本地数据库进行访问，了解到对应施工地点工作人员的出勤和工作情况。 3.3.4 内存队列锁处理 4 结束语 通过采用rfid技术设计了一套隧道人员定位系统，系统的各模块的功能已经完全实现，对为保证系统数据正确性对内存队列进行了安全处理。实践，该套系统运行稳定、功能齐全、界面友好、使用方便，能够满足隧道施工单位施工现场的安全要求。 参考文献: [1]米根锁，王彦快，马学霞.隧道人员定位系统中rfid防碰撞算法的研究.计算机工程与应用，2012，48(24):72-76. [2]王瑞峰，马学霞，王彦快.rfid技术的定位改进算法在铁路隧道人员定位中的应用.铁道学报，2012，34(10):68-71. [3]王国伟，杜荣华，胡乐秋等.基于rfid通行卡的隧道交通事件检测系统设计与实现.交通信息与安全，2011，29(5):112-115. [通讯作者]廖剑锋，男，讲师，硕士，湖北襄阳人，主要研究方向为rfid技术。 基金项目资助:华中科技大学文华学院研究项目:软件工程特色专业建设;华中科技大学文华学院研究项目j09007403g3;华中科技大学文华学院计算机创新团队研究项目。