基于RFID技术的煤矿安全生产监控系统的设计与实现.doc

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1、I电 子 科 技 大 学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA工程硕士学位论文ENGINEERING MASTER DISSERTATION论 文 题 目： 基于RFID技术的煤矿安全生产监控系统的设计与实现工 程 领 域： 软件工程 指 导 教 师： 刘 玓 作 者 姓 名： 张 亮 班 学 号： 200892350015 分类号 密级 UDC 学 位 论 文 基于RFID技术的煤矿安全生产监控系统的设计与实现 指导教师姓名 刘 玓 副 教 授 电子科技大学 成 都 孙晋步 高 工 兖矿集团 （职务、职称、学位、单位名

2、称及地址） ） 申请专业学位级别 硕士 专业学位类别 工 程 硕 士 工程领域名称 软件工程 提交论文日期 2012. 8 论文答辩日期 学位授予单位和日期 电 子 科 技 大 学 答辩委员会主席 评阅人 2012年 月 日注1：注明国际十进分类法UDC的类号。RESEARCH AND APPLICATION OF RFID TECHNOLOGY IN COAL MINE SAFETY MANAGEMENT SYSTEMA Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor: Soft

3、ware Engineering Author: Zhang LiangAdvisor: Liu DiSchool : University Of Electronic Science and Technology of China 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名： 日期： 年 月 日论文使用授权本

4、学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日摘要摘 要我国是一个煤炭生产大国，矿山重大事故频繁发生，煤矿安全管理水平较低，安全形势严峻，因此改善和提高企业及政府部门对矿山紧急事务管理的能力，建立煤矿安全管理信息系统，对煤矿企业至关重要。随着计算机、微电子、半导体与射频技术的迅速发展，催生了无线射频

5、识别RFID技术，RFID技术便于跟踪识别的特点使其渗入各个领域并产生了重要影响。基于RFID技术的煤矿井下安全管理系统就是在此背景下研究与开发的。一个典型的RFID系统是将一个带有独特电子商品代码的数码记忆芯片植入到单个物体上，接受设备能激活RFID标签，读取和更改数据，并将信息传输到主机上进行进一步的处理。但是RFID技术在煤矿井下应用仍存在很多问题：一是信号衰减问题；二是漏卡问题；三是分站识别范围小问题；四是识别区域小的分站不能定位问题。因此，目前基于RFID技术的监控系统只能显示某些人在某一时刻经过分站所记录的信息，不能实时显示所有井下人员在当前时刻的准确位置信息，只能称之为“路径经过

6、记录系统”。本文以安全管理系统的建设为背景，结合矿井实际情况，使用RFID技术和计算机通讯相结合的方法，采用KJF82A矿用本安型读卡分站、KJF82A.1矿用本安型无线收发器、KGE41A矿用射频定位器、KGE39A标识卡、KJJ52A数据通信接口等相关技术，设计出了KJ133C型矿用人员定位安全管理系统，完成了软件设计和硬件应用，解决了RFID技术在煤矿井下应用领域存在的问题。该系统是通过对井下巷道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理，实现了人在移动、静止等不同状况下的自动识别功能，解决了函数库和通信中初始化程序设计，接收数据、发送数据软件设计应用和中断函数的程序编写问题；射频芯片工作模

7、式转换和接收射频数据、发送射频数据的技术应用问题和MCU通信的SPI接口程序的编写问题，实现了有效、实时的对人员进行实时跟踪监测和定位，对煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控的目的。关键词：RFID；安全管理系统；定位跟踪；通讯管理ABSTRACTABSTRACTOur country is rich in coal-producing, the mining major accidents happens frequently,the coal mine safety management level is low,and the security situation is stern.

8、Therefore it is very important to improve and enhance the enterprises and government departments on mine emergency management capabilities, the establishment of coal mine safety management information system of coal mining enterprises. With the development of computers, microelectronics, semiconduct

9、or and RF technology has spawned a radio frequency identification RFID technology,the characteristic of RFID technology to facilitate tracking and identifyingwhich makes it into various fields and has important implications .Based on the RFID technology in coal mine safety management system is under

10、 the background of this research and development. A typical RFID system is a unique electronic product code digital memory chip implanted into a single object, receiving equipment can activate RFID label, read ing and changing data, and transmitting information to the host computer for further proce

11、ssing. But here are still lots of problems in the RFID technology applications of coal mine .The first one is the problem of signal attenuation;the second one is the problem of missing card; the third one is the problem that the station identification range is small; the fourth one is the small sub-

12、station can not locate the problem of identifying the area.Therefore,currently the monitoring system based on RFID technology can only show some people at a certain time after sub-station records information, all underground personnel accurate position information at the present time can not be disp

13、layed in real time, it can only be called path through the recording system.In this paper, the context of the construction of a safety management system, combined with the actual situation of the mine, the combining use of RFID technology and computer communication method , to participate in the des

14、ign KJ133C type mine personnel positioning safety management system, complete the appropriate application software design,sub-station KJF82A mining intrinsically safe reader KJF82A.1 mine intrinsically safe wireless transceiver, mine KGE41A RF locator, KGE39A identification card, KJJ52A data communi

15、cation interface technology. Hardware design and applications to solve the problems of RFID technology in the field of coal mine application. The system is through the underground tunnel distance moving target information collection and processing of non-contact automatic identification capabilities

16、 of mobile, stationary and other conditions, to solve the the initialization program design library and communication, and receive data software design applications to send data and interrupt functions of the program to prepare; positioning tracking software main content the RF chip mode conversion

17、and receive RF data to send RF data software design application, the written communication with the MCU SPI interface program, which achieve an effective, real-time, real-time tracking of personnel monitoring and positioning, to achieve the purpose of effective identification and monitoring and cont

18、rol of coal mine workers in and out.Keywords:RFID,safety management system, locating and tracking,Communication Management61目录目 录第一章 绪 论11.1 课题研究背景和意义11.1.1 课题研究背景和意义11.2 国内外发展现状11.2.1 国外发展现状11.2.2 国内发展现状21.3 本课题的实用价值31.4 本课题需要解决的问题41.5 论文的主要工作51.6 论文的结构安排5第二章 课题涉及的相关技术概述和研究项目需求分析72.1 RFID技术概述72.2 R

19、FID工作原理及系统组成72.3 KJF82A矿用本安型读卡分站技术概述82.3.1 KJF82A矿用本安型读卡分站技术特点82.3.2 外形尺寸及重量82.3.3 正常工作环境92.3.4 传输性能92.3.5 本安参数102.4 KJF82A.1矿用本安型无线收发器技术概述102.4.1 KJF82A.1矿用本安型无线收发器技术特点102.4.2 执行标准112.4.3 结构及工作原理112.4.4 外形尺寸及重量112.4.5 工作原理112.4.6 KJF82A.1矿用本安型无线收发器技术参数112.5 KGE41A矿用射频定位器技术概述132.5.1 工作原理132.5.2 使用条件

20、132.5.3 技术参数132.5.4 本安参数142.5.5 外形结构142.5.6 主要功能特点142.6 KJJ52A数据通信接口技术概述142.6.1 KJJ52A数据通信接口技术特点142.6.2 结构与工作原理152.6.3 KJJ52A数据通信接口技术参数152.6.4 本安参数162.7 KGE39A标识卡技术概述162.7.1 工作原理172.7.2 工作条件172.7.3 KGE39A标识卡技术参数172.8 本课题研究项目需求分析182.9 本章小结19第三章 安全管理系统方案总体设计203.1 设计目的203.2 设计思路203.3 安全管理系统工作原理介绍203.4

21、安全管理系统详细设计233.5 本章小结23第四章 系统硬件的设计和应用254.1 系统硬件构成及设计254.1.1 中心控制计算机系统254.1.2 验卡及大屏幕显示系统254.1.3 考勤系统264.1.4 KJF82A矿用本安型读卡分站的应用264.1.5 KJF82A.1矿用本安型无线收发器的应用264.1.6 KGE41A矿用射频定位器的应用264.1.7 KGE39A标识卡的应用274.1.8 系统传输通道274.2 系统硬件的安装284.2.1 地面硬件安装284.2.2 井下硬件安装284.3 通信线技术参数及布置要求284.3.1 通信线技术参数294.3.2 通信线布置要求

22、294.4 系统硬件的设置294.4.1 系统中分站的设置294.4.2 KJF82定位分站连接及设置说明314.4.3 KJJ52数据通信接口连接及设置说明324.5 本章小结32第五章 系统软件的设计和实现335.1 主界面设计335.1.1 登录设计335.1.2 主界面335.1.3 主地图设计345.1.4 明细栏设计355.1.5 分布栏设计365.1.6 定位栏设计365.1.7 呼叫栏设计365.1.8图例栏设计375.1.9 缩略图栏设计385.1.10 报警栏设计385.1.11 人员统计栏设计385.1.12 定位操作设计395.2 视图管理设计405.2.1 悬浮提示设

23、计405.2.2 定位415.2.3 跟踪415.2.4快捷呼叫415.3 系统管理设计435.3.1 日志管理设计435.3.2 系统配置445.3.3 系统词库维护设计445.4 用户管理455.4.1 帐户管理455.4.2 在线用户管理455.5 资料管理455.5.1 地图管理455.5.2编辑员工信息465.5.3 编辑卡信息465.5.4 编辑分站信息475.5.5 手工数据补录495.5.6 增加考勤记录495.5.7 区域设置495.5.8 人员工作设置505.6 通讯管理515.6.1 通行策略设置515.6.2 定员呼叫525.6.3 全员呼叫525.6.4 停止呼叫52

24、5.6.5 呼叫状态查询535.6.6 盲区信息查询535.6.7 设备状态查询535.7 定位跟踪545.7.1 清除盲区卡545.7.2 查看单元信息545.7.3 工种区域分布545.7.4 分站分布545.7.5 位置分布545.7.6 目标定位555.7.7 目标跟踪555.8 本章小结55第六章 系统调试566.1 系统调试内容566.2 相关示意图及说明566.2 系统调试方法576.2.1 射频卡和定位器射频通信信号强度测试576.2.2 射频卡和分站射频通信信号强度测试576.2.3 上位机和分站总线通信586.2.4 分站正常工作时的LED指示586.2.5 射频卡LED指

25、示灯使用说明586.2.6 验卡过程中596.3 定位器LED指示灯说明596.4 系统调试596.5 本章小结60第七章 总结和展望617.1 总结617.2 展望61致 谢63参考文献64硕期间取得的研究成果67第一章 绪论第一章 绪 论1.1 课题研究背景和意义1.1.1 课题研究背景和意义目前，我国煤矿的安全问题一直不容乐观：无法从根本上控制重大危险源事故，小型生产事故经常发生。煤矿工人的生命安全深受煤矿企业的安全事故影响，不仅降低了煤炭企业的经济效益，也给国家和社会造成了巨大的经济损失。党的十七大提出了“五化并举（工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化）”、“两化融合（工业化和信息化

26、）”的新战略、新思维，依靠国家政策的长期导向作用，煤矿安全事故有所减少，但是煤矿安全形势依然不容乐观，煤矿安全工作依然面临严峻的挑战。国家专门成立了国家煤矿安全监察局来制定煤矿安全生产的法规和实施煤矿安全生产的严格监督。同时，众所周知，煤矿的安全生产是煤矿企业效益的保障，更是煤矿企业持续健康发展的重要条件，因而确保煤矿的安全生产不仅是政治问题，也是煤矿企业健康发展的战略问题。为改善和提高企业及政府部门对矿山紧急事务管理的能力，建立煤矿安全管理信息系统，对煤矿企业至关重要。随着计算机、微电子、半导体与射频技术的发展催生了无线射频识别RFID技术。RFID技术便于跟踪识别的特点使其渗入各个领域并产

27、生了重要影响1。 基于RFID技术的煤矿井下安全管理系统的研究与实施会在整体上建立了考勤管理、安全保障和生产调度信息化平台，将地面调度指挥与井下生产紧密地结合起来，使得调度人员充分掌握井下人员的位置和工作情况，利用各种信息资源优势，实施实时通讯指挥，不仅实现了对煤矿的在线监控和动态跟踪，又能及时地排查隐患，对于完善我国煤矿安全预警体系，建立预防式煤矿监察体系具有极其重要的意义2。1.2 国内外发展现状1.2.1 国外发展现状RFID技术在国外的发展较早也较快。从20世纪70年代开始，RFID技术从军用领域转移到民用，RFID技术成为科技研究的热门课题，各种机构都热衷于RFID技术的开发，出现了

28、一系列的研究成果，RFID技术被成功应用于自动汽车识别的电子记费系统、动物跟踪以及工厂自动化等方面3。20世纪80年代是RFID技术快速发展的十年，虽然开发研究方向有所不同，但是在美国、瑞典、意大利、挪威和日本等国家在不同应用领域都安装使用了RFID技术系统4。1987年在挪威正式使用第一个RFID电子收费系统，1989年在美国达拉斯南部高速公路也开始使用不停车RFID收费系统5。在此期间纽约港务局和新泽西开始在林肯路的汽车入口处使用RFID系统。80年代可以说是RFID技术在电子收费系统应用的年代6。目前在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非均有较为成熟且先进的RFID系统7。从全球的范

29、围来看，美国政府是RFID应用的积极推动者，在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准8。在封闭系统应用方面，欧洲与美国基本处在同一阶段。从全球产业格局来看，目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场9。飞利浦、西门子、ST、TI等半导体厂商基本垄断了 RFID芯片市场；IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置；Alien、 Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司则提供RFID

30、标签、天线、读写器等产品及设备10。1.2.2 国内发展现状我国RFID技术起步虽晚，但射频识别技术在我国第二代居民身份证、城市公共交通支付、电子证照与商品防伪、特种设备安检、安全管理、动植物电子标识、以及现代物流管理等领域的应用已经取得了较大进展11。但是由于RFID涉及到大规模集成电路、微波集成电路技术等高新技术产业发展水平，目前国内RFID技术的发展状况整体上比国外先进水平要滞后一些。自1993年我国政府颁布实施“金卡工程”计划，加速了我国国民经济信息化进程。各种射频技术迅速发展起来12。我国在低频类RFID产品市场规模化应用方面已经有18年历史。1994年在北京一栋写字楼中，北京仪创科

31、技有限公司第一次使用13.56M标签卡作为门禁卡。高频类RFID技术规模化应用是2000年开始建设的铁路车号自动识别系统工程中开始的。为了适应全国信息化技术，由兰州远望公司和哈尔滨铁路科学研究所共同参与，铁道部于1999年开始投资建设自动车号识别系统。该系统于2000年开始正式投入使用，作为电子清算的依据13。此外我国1996年10月从美国Amtech公司引进不停车收费系统安装在北京首都机场高速公路天竺收费站。但是由于该系统并没有实现“一卡通”功能，从而限制了其用户的数量。2001年，我国交通部也己宣布开发使用电子车牌管理系统，给RFID技术的应用增添了新的活力。2001年7月上海市虹桥机场组

32、合式电子不停车收费系统(ETC)实验开通，被国家经贸委和交通部确定为“高等级公路电子收费系统技术开发和产业化创新”项目的示范工程。1.3 本课题的实用价值我国是一个煤炭生产大国，矿山重大事故频繁发生，煤矿安全管理水平较低，安全形势严峻，为改善和提高企业及政府部门对矿山紧急事务管理的能力，建立煤矿安全管理信息系统，对煤矿企业至关重要。RFID技术在煤矿安全管理系统中的研究与应用是通过对井下巷道远距离移动目标进行非接触式信息采集处理，实现人在移动、静止等不同状况下的自动识别功能，解决函数库和通信中初始化程序设计，接收数据、发送数据软件设计应用和中断函数的程序编写问题，从而达到有效、实时的对人员进行

33、实时跟踪监测和定位，实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控的目的14。本课题的实用价值在于：（1）建立矿井原始的数据库。RFID技术在煤矿安全管理系统中的研究与应用可以包括人员、车辆以及一些移动的设备等矿井下所有目标，在不久的将来还能够采集井下各地点的各种环境参数，通过精确定位、轨迹跟踪、人员寻呼、考勤统计、区域禁入控制、丢失报警、紧急事件处理、车辆设备管理、安全监测管理、系统运行管理等方面的信息进行实时监测并记录；可以保存所有目标每时每刻、每天、每月、每年的监测记录。这些长期保存、方便查询的历史记录就构成了矿井原始的数据库。同时，系统可根据用户需要编制的相应MIS系统对各类实时信息与历

34、史信息进行有效的统计、分析、管理。 比如矿里的各级领导在办公室里就可以查询每天安检人员巡检情况，通过科技的手段了解到安检人员每天是否按巡检路线巡检，大大加强了安全监管的力度。 （2）构建远程监察网络信息的平台。矿井的数据库和根据用户需要编制的相应MIS系统，构建了安全生产远程监察网络信息的基石；可以通过网络化实现矿井信息的充分共享，为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息，为他们监督、指挥、决策提供了重要依据。（3）促进数字化矿山的形成。各个矿的实时监测信息与历史信息，构成了各个矿务局局域网的网络信息的基础；通过安全生产远程监察网络，就可以把各局的信息汇集到地市、省自治区、国家

35、级的专业信息网中，从而形成了全国的矿山安全监察和企业安全生产信息专业网15。不远的将来，在北京就可以直接从办公室的计算机查询到某矿的具体下井人数、各个地段的瓦斯含量等各种信息。可以预见，采用目前国内最先进技术的连续监测式矿用人员管理系统，可以为预防隐患、减少灾难事故的损失提供有效手段，加速了矿山安全监察和企业安全生产信息化，使数字化矿山成为可能。无疑，将提高煤矿的安全管理技术水平，煤矿灾害事故的预警能力、防治水平，煤矿安全生产的监察技术水平，同时会给煤矿企业带来巨大经济和社会效益。1.4 本课题需要解决的问题把RFID技术应用在矿山行业，目前RFID技术在煤矿井下应用领域存在一些问题，大多数R

36、FID技术应用都是人员考勤定位等同与门禁考勤型人员管理系统16。门禁型系统只能记录人员经过信息，实现简单考勤功能，无法实现人员实时跟踪和精确定位。这些产品功能基本相似，只不过有的分站识别范围从十米至几十米，有的分站识别范围至上百米；有的识别目标数为几个，有的识别目标数增至十几个。本课题需要解决以下问题：1、在各种岔路、弯道，或是狭窄弯曲的工作面等各种复杂地形条件下信号受到阻隔、不均匀、有盲区，而且受人员、设备、墙壁、拐角等遮挡影响后，信号衰减严重。2、漏卡问题严重。漏卡主要是因为其分站识别距离很短，信号覆盖范围很小，对标识卡的识别时间有限，在标识卡通过分站时分站没有足够的时间接收标识卡发出的信

37、息，所以会产生比较多的漏卡，特别是在多目标同时出现，目标以较高速度经过分站时，漏卡现象会表现更加严重，不能为井下人员管理提供准确依据。3、由于分站识别范围小，如果要进行信号全覆盖，则所需分站数量极为庞大、成本巨大；同时，由于带宽的原因，分站过多，人员、设备的信息不能及时传送。因此，采用上述系统只能显示某些人在某一时刻经过分站所记录的信息，不能实时显示所有井下人员在当前时刻的准确位置信息，只能称之为“路径经过记录系统”。4、识别区域小的分站不能定位；识别区域大的分站，定位精度差，不能实时掌握当前时刻井下每个工作人员的准确位置分布情况，如果信号不能全覆盖的话，无法实现实时人员跟踪、精确定位和双向寻

38、呼，所以只能算是监测范围大一些的门禁系统，而非真正意义的人员定位系统。5、函数库和通信中初始化程序设计应用，接收数据、发送数据软件设计应用和中断函数的程序编写。6、射频芯片工作模式转换和接收射频数据、发送射频数据的软件设计应用，与MCU通信的SPI接口程序的编写。1.5 论文的主要工作本文以安全管理系统的建设为背景，结合矿井实际情况，利用RFID实现井下安全管理的可行性和技术优势，使用RFID技术和计算机通讯相结合的方法，参与设计出了KJ133C型矿用人员定位安全管理系统。系统分为硬件设计和应用、软件设计和实现等部分，硬件设计和应用部分主要由控制模块，通信模块，串口通信模块、射频模块、指示模块

39、、显示模块和电源模块等组成。软件设计应用分为系统管理软件设计应用、用户管理软件设计应用、资料管理软件设计应用、通讯管理软件设计应用、定位跟踪软件设计应用等等。通过硬件设计和应用解决RFID技术在煤矿井下应用领域存在的问题。一是信号减严重问题。二是漏卡严重问题。三是由于分站识别范围小，如果要进行信号全覆盖，则所需分站数量极为庞大、成本巨大问题；同时，由于带宽的原因，分站过多，人员、设备的信息不能及时传送。四是识别区域小的分站不能定位。软件设计应用部分通讯管理软件设计应用和定位跟踪软件设计应用为主要部分。通讯管理软件主要内容是函数库和通信中初始化程序设计，接收数据、发送数据软件设计应用和中断函数的

40、程序编写；定位跟踪软件主要内容是射频芯片工作模式转换和接收射频数据、发送射频数据的软件设计应用，与MCU通信的SPI接口程序的编写。RFID安全管理系统采用了射频识别领域的高端技术及先进的计算机通讯技术，具有优越的性能，实现了全矿井、全覆盖、实时、人员精确定位、移动跟踪，满足了以高科技、新技术、低成本提高科学监控水平的设计要求。1.6 论文的结构安排本论文主要研究RFID技术在煤矿安全生产系统中的研究与应用，论文的主要结构安排如下：第一章为绪论部分，主要介绍了FID的技术国内外发展状况，阐述了利用RFID实现井下安全管理系统的可行性和技术优势，分析了RFID安全管理系统的研究背景和意义，提出了

41、本课题研究的技术方向、实用价值、解决问题和主要内容。第二章为课题涉及相关技术概述和需求分析，介绍了本章介绍了RFID“无线射频识别”的概况，根据工作频率对RFID系统分类情况进行描述；讨论了RFID的基本工作原理，研究了RFID系统组成，并简介了工作中各组成部分的基本功能；对本课题涉及的KJF82A矿用本安型读卡分站、KJF82A.1矿用本安型无线收发器、KGE41A矿用射频定位器、KGE39A标识卡、KJJ52A数据通信接口等相关技术概况进行介绍分析；最后对本课题研究项目需求情况进行了分析。第三章主要介绍了安全管理系统方案设计，包括安全管理系统设计目的、设计思路、工作原理。研究讨论了系统工作

42、原理，各组成部分功能。第四章描述了系统的硬件设计和实现，包括包括井上中心控制计算机系统、验卡及大屏幕显示系统、考勤系统设计；系统硬件安装，通信线技术布置，系统硬件的设置设等部分。第五章描述了系统软件的设计实现，主要包括对通讯管理软件和定位跟踪功能的设计实现。第六章描述了系统调试，主要包括调试内容及方法，相关示意图及说明。最后为致谢和参考文献。第三章 安全管理系统方案总体设计第二章 课题采用的相关技术2.1 RFID技术概述RFID是“无线射频识别”（Radio Frequency Identification）技术的简写，指的是利用无线射频传输技术来存储数据和检索数据的过程，是非接触式自动识别

43、技术的一种17。RFID系统是将一个带有独特电子商品代码的数码记忆芯片植入到单个物体上，RFID标签被接受设备激活，读取和更改数据，信息被传输到主机上进行进一步的处理18。目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。RFID系统根据工作频率的不同可分为低频和高频系统19。1低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是：射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况，典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制

44、、动物监管、货物跟踪。2高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控、高速公路收费等系统。2.2 RFID工作原理及系统组成RFID基本工作原理是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅

45、读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。RFID系统一般包括三个部分：发射装置（RFID标签)、读取传输设备和信息处理设备20。1.发射装置（RFID标签)：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识别号(ID)，无法修改、无法仿造，这样提供了安全性。电子标签附着在物体上标识目标对象。RFID标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。2.读取传输设备：由类比控制(Analog Control)、数位控制(DigitalControl)、中央处理单元(单晶片或单板电脑)以及读取天线组所组成，读取器可以利用相关搜寻技术或协定，达到每秒辨识数百个不同的电子标签的辨识能力21。3.信息处理设备：读取(或写入)电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。通常阅读