[发明专利]一种矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法

权利要求书

1.一种矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，在井下设置点布置无线传感器节点：一部分传感器用于收集井下空气的温度、湿度、粉尘浓度及氧气浓度，一部分传感器用于收集井下设备运行状态，震动传感器用来监测井下是否发生塌方；所有的传感器形成无线传感器网络，在无线传感器网络中设置RFID读写器作为汇聚节点；在设备上贴附RFID标签；所述的RFID读写器根据所实现的功能分为A、B两类；其中，A类RFID读写器为小功率RFID读写器，B类RFID读写器为大功率RFID读写器；

所述的数据采集及设备定位方法包括如下步骤：

步骤1，将矿山环境的空间坐标映射为平面坐标；

步骤2，利用A类RFID读写器对待定位标签和参考标签的信号强度对比，结合已知的参考标签的位置坐标，对待定位标签进行定位；

所述的步骤2，具体是：A类RFID读写器定时检测，设对一个待定位标签，第j个A类RFID读写器检测到该待定位标签的信号强度为S_j，设共有n个A类RFID读写器，j∈[1,n]；设Q_ij为第j个A类RFID读写器监测到的第i个参考标签的信号强度，设共有m个参考标签，i∈[1,m]；n,m均为正整数；

则对于一个待定位标签，该待定位标签与第i个参考标签之间的信号强度关系表示为β_i，如下：

设第i个参考标签的位置坐标为(X_i,Y_i)，则该待定位标签的坐标(X,Y)根据下式计算出：

其中，α_i为第i个参考标签的分配权重，定义λ为矿山环境下的修正参数，θ为损耗因子；

步骤3，使用A类RFID读写器收集传感器检测到的环境数据，A类RFID读写器将收集的环境数据和位置信息写入RFID标签内的数据域中；使用B类RFID读写器和RFID标签建立握手连接，RFID标签将数据域内存储的环境数据和位置信息一并转发至B类RFID读写器，B类RFID读写器将汇聚到的数据上传至后台系统。

2.根据权利要求1所述的矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，所述的步骤1，具体是：以矿山环境的俯视图平面为底建立二维直角坐标系，并将平面进行网格划分，每个设备以及传感器节点都被划分到所属的网格中，且每个设备及传感器节点都对应一个唯一的二维坐标。

3.根据权利要求1或2所述的矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，所述的步骤3中，A类RFID读写器按照如下格式发送数据到RFID标签；

发送数据格式为：命令头+长度字+数据域+校验字；

其中，数据域用于存储所收集的环境数据以及设备位置信息。

4.根据权利要求1或2所述的矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，所述的步骤3，在A类RFID读写器将数据写入RFID标签过程中，当不同的读写器产生写入冲突时，分情况处理：情况1，若是多个读写器同时写入造成冲突，则比较不同读写器与待写入RFID标签的距离，优先选择距离待写入RFID标签最近的读写器完成数据存储；情况2，若是在读写器申请写入数据时有另一读写器正在对RFID标签进行数据写入，则将发送数据请求挂起，等待该RFID标签完成本次输入及数据转发过程后再进行下一轮的数据写入。

5.根据权利要求1或2所述的矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，所述的步骤3，A类RFID读写器将数据写入RFID标签，写入的数据表示为一个元组：

(Sensor data,Location,Time-register)

其中，Sensor data为收集到的传感器数据；Location为设备的位置坐标；Time-register为RFID读写器将元组写入RFID标签数据域的时间。

6.根据权利要求1或2所述的矿山环境下基于RFID的数据采集及设备定位方法，其特征在于，A类RFID读写器在完成数据的写入之后进入下一轮的数据收集和对RFID标签重新定位，RFID标签将数据打包发送至B类RFID读写器，等待A类RFID读写器进行下一轮的数据写入，重复执行步骤2和3。