摘要：為了實現對礦山生產過程中三維定位和災害預警監測，設計了一種基于RFID和無線傳感的礦山實時定位預警系統，硬件包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監測數據采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機。實際應用表明，該系統平臺鋪設靈活性強，監控范圍廣泛，可以三維全方位監控，有效提高礦山安全監測效率。
關鍵詞：RFID；礦山；三維定位；災害預警

據統計，在中國，百萬噸煤死亡率是美國的160倍、印度的10倍。相對比，我國礦山生產安全事故總量仍然居高不下，礦山安全生產形勢依然嚴峻。隨著國家對礦山安全生產的日益重視，我國大中型礦山部分裝備了安全監控系統，雖一定程度上減少事故的發生，但仍存在很多問題，主要體現在：1)現有安全監控系統還在報警的層面上，預警功能不強；2)現有安全監控系統多為二維GIS管理，井上人員難以直觀、精準地掌握井下人員位置及作業情況；3)一旦礦山災害發生，缺乏可靠井下人員信息，災害信息，救護效率低。基于無線射頻識別技術及無線傳感網絡技術(Wireless Sensor Network，WSN)技術的礦山實時三維定位及災害預警平臺針對以上問題，對井下人員、移動設備進行三維定位，隨時掌控井下人員、設備生產分布情況；對井下巷道的各項安全參數進行安全監測，對可能發生的災害及時預警，防止災害發生；對礦山災害事故現場的人員位置、人員數量、事故原因等信息進行查詢及三維顯示，為災后搶救提供重要的科學參考信息。

1 整體介紹
為更好地保障礦井工作人員的安全生產，實時地掌握礦井下的人員及設備的分布情況是必須的。比如，某時某個礦工在哪個坑道作業。為此，在每一個坑道、工作面分岔入口處放置一套信息讀取發送裝置。信息讀取發送裝置由讀卡器和無線發射裝置組成。在交叉道口放置一套信息接收裝置和前端服務器。當礦工或設備進入分岔道時，首先是讀卡器讀出標簽中礦工或設備的相關信息并由無線發射裝置把信息發送給信息接收裝置。
基于RFID和無線傳感器網絡的礦山實時三維定位與災害預警系統監測系統。包括無線射頻標識模塊、實時三維定位模塊、監測數據采集與分析模塊、災害預警模塊、災害分析模塊和地面遠程控制主機。

實時三維定位模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將所述的信息傳輸至監測數據采集與分析模塊；監測數據采集與分析模塊將采集和分析后的信息傳輸至災害預警模塊；災害分析模塊讀取災害預警模塊輸出的信息，并上傳至地面遠程控制主機。
作為本系統設計的一種優化結構：所述實時三維定位模塊包含無線傳感模塊，射頻卡管理模塊、三維定位查詢模塊、三維定位顯示模塊和無線傳輸模塊；無線傳感模塊讀取無線射頻標識模塊中的信息，并將讀取的信息傳輸至射頻卡管理模塊和三維定位查詢模塊；三維定位查詢模塊根據無線射頻標識模塊中的信息進行定位查詢，并將定位信息顯示在三維定位顯示模塊中，從而實時定位。

2 系統具體實現
2．1 傳感器檢測模塊
所述傳感器檢測模塊包括溫濕度傳感器、末級微控制器及末級ZigBee收發器；所述溫濕度傳感器采集溫濕度信息，并將溫濕度信息進行A／D轉換后傳輸至末級徽控制器；所述末級微控制器對接收到的信息進行判斷處理，并通過末級ZigBee收發器傳輸至路由器傳輸模塊。如圖2所示。