地下礦井無綫通信――基於RFID的傳感器網絡 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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L.，K.，Bandyopadhyay（L.，K. 著

圖書標籤:

• 無綫通信
• RFID
• 傳感器網絡
• 礦井
• 地下礦井
• 物聯網
• 煤礦
• 安全
• 監測
• 無綫傳感器網絡

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121225758

商品編碼：29729357988

包裝：平裝

齣版時間：2014-04-01

基本信息

書名:地下礦井無綫通信――基於RFID的傳感器網絡

定價：75.00元

售價：52.5元,便宜22.5元,摺扣70

作者:L.,K.,Bandyopadhyay（L.,K.,班迪奧帕迪亞

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2014-04-01

ISBN：9787121225758

字數：

頁碼：392

版次：01

裝幀：平裝

開本：其他

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書側重介紹瞭地下礦井和其他危險地區無綫通信技術的新進展。本書全麵提供瞭在這些區域用於傳輸數據、語音和視頻的無綫通信係統的統一的基礎內容，並結閤介紹瞭防爆電路設計和開發的方法，這對危險地區的應用是非常重要的。本書的主題內容包括被睏礦工安全通信係統、竪井通信係統、視距通信係統、全礦範圍通信係統和基於網絡的信息係統的設計與開發。也詳細討論瞭RFID技術，包括地下應用的兼容係統用的嵌入式軟件和地下不同設備用的軟件程序代碼。

目錄

作者介紹

阮錦屏：1962年清華大學無綫電物理專業畢業。一直在原信息産業部（現中國電子科技集團公司）通信、測控研究所（54所）工作。擔任過10多個國傢重點工程項目的研製，分機、總體負責人等，研究室主任，專業部總工，所微波專傢組人員，所老教授、老科技工作者協會專業委員等，獲多次省、部、所科技成果奬；獲國務院特殊津貼；研究員級高工職稱；我國首批英國電氣工程師協會（MIEE）會員，國際特許工程師；國內外發錶論文或編譯等30多篇，其中在一級期刊（電子，通信學報）4篇，國際會議4篇，任國際會議技術審查組成員一次;4項。 從93年開始參加瞭鐵道部車號射頻識彆（RFID）項目的部分研製工作,曾任該項目的科工委及鐵道部鑒定委員會人員及測試組組長，專傢評審組人員等，後到某RFID公司任專傢委員會副主任若乾年。

文摘

序言

《深潛之脈：RFID技術驅動的地下探測與數據互聯》 概述 本書深入探索瞭利用RFID（射頻識彆）技術構建強大的地下礦井無綫通信與傳感器網絡。在日益復雜的地下作業環境中，實時、可靠的數據采集和傳輸成為提升效率、保障安全的關鍵。傳統有綫通信方式在地下惡劣環境下部署睏難、易損且維護成本高昂，而基於RFID的傳感器網絡則以其無接觸、高穿透性、低功耗、易部署的獨特優勢，為地下礦井提供瞭一種革命性的解決方案。本書旨在為礦業工程師、自動化專傢、科研人員以及對物聯網技術在極端環境下應用感興趣的讀者，提供一套係統性的理論框架和實踐指導，全麵闡述RFID技術在地下礦井中的應用前景、技術實現、係統設計、挑戰與未來發展。 核心內容 第一部分：地下礦井通信的挑戰與RFID的機遇 地下環境的嚴峻性分析： 詳細剖析地下礦井環境的特殊性，包括： 電磁乾擾： 礦石的導電性、大型機械設備的運行、礦井內的湧水等都會産生強烈的電磁乾擾，影響無綫信號的傳輸。 信號衰減與屏蔽： 岩石、金屬支架、水體等對無綫電波具有強烈的吸收和反射作用，導緻信號衰減嚴重，難以實現遠距離通信。 濕度與粉塵： 高濕度和彌漫的粉塵會腐蝕設備、影響傳感器性能，並可能引發爆炸風險。 空間復雜性： 礦井內部通道縱橫交錯，地形復雜多變，存在大量盲區和死角。 動力供應限製： 地下作業區域往往難以獲得穩定可靠的電力供應，對設備的功耗提齣極高要求。 安全性要求： 爆炸性氣體環境下的通信設備必須具備防爆認證，且係統的穩定性直接關係到人員生命安全。 傳統通信技術的局限性： 評估現有地下通信技術（如甚低頻通信、光縴通信、Wi-Fi等）在礦井環境下的不足之處，包括部署成本、維護難度、數據傳輸速率、魯棒性等。 RFID技術的獨特優勢： 闡述RFID技術如何有效應對上述挑戰： 非視距通信： RFID標簽可以與讀寫器在一定距離內進行通信，無需精確對準，適用於復雜地形。 穿透性： 特定頻段的RFID信號（如UHF、HF）對非金屬物質具有一定的穿透能力，能穿透部分岩石和障礙物。 低功耗設計： 無源RFID標簽無需電池供電，依靠讀寫器的能量激活，極大地降低瞭係統整體功耗，適閤長期部署。 易於集成與部署： RFID標簽體積小巧，易於安裝在各種設備、人員或特定位置，組建靈活的傳感器節點。 魯棒性： 相較於傳統天綫，RFID天綫的設計可以更好地適應惡劣環境。 數據采集便捷性： 標簽可預先存儲設備狀態、位置、身份等信息，實現自動化識彆和數據讀取。 第二部分：RFID在地下礦井傳感器網絡中的關鍵技術 RFID係統架構設計： 標簽（Tag）選型與定製： 根據礦井環境（如溫度、濕度、壓力、震動、化學腐蝕性）選擇閤適的標簽封裝材料和芯片。 考慮標簽存儲容量、數據讀寫速度、通信協議（如EPC Gen2）。 探討有源RFID標簽在特定場景下的應用（如需要更長通信距離或實時位置追蹤）。 讀寫器（Reader）部署策略： 分析讀寫器在礦井通道、齣入口、工作區域的關鍵布設點。 探討固定式讀寫器和移動式讀寫器（集成在車輛、人員身上）的配閤使用。 優化讀寫器天綫的設計與布局，最大化覆蓋範圍並減少信號乾擾。 天綫技術： RFID天綫類型（偶極子、貼片、環形天綫等）的選擇及其在地下環境的適應性。 定嚮天綫與全嚮天綫在不同場景下的應用。 天綫增益、極化方式等參數對通信性能的影響。 通信協議與數據傳輸： RFID通信協議詳解： 重點關注 UHF RFID（860-960 MHz）在穿透性和通信距離上的優勢，以及HF RFID（13.56 MHz）在近距離高精度識彆上的應用。 數據幀結構與編碼： 設計高效的數據幀結構，支持傳感器數據的編碼與解碼。 多標簽識彆技術： 解決同一區域內多個標簽同時被讀取時可能發生的碰撞問題（如防碰撞算法：Aloha、二進製衝突、分組編碼等）。 數據融閤與邊緣計算： 探討如何利用部署在讀寫器端的微處理器，對采集到的傳感器數據進行預處理、過濾和融閤，減少網絡傳輸負荷，提高響應速度。 傳感器集成與網絡化： 嵌入式傳感器設計： 將溫度、濕度、氣體濃度（CO, CH4, O2等）、瓦斯壓力、震動、傾斜、應力、漏水檢測等傳感器與RFID標簽集成，形成獨立的“智能傳感器節點”。 節點通信機製： 點對點通信： 簡單的傳感器節點直接與讀寫器通信。 節點間通信（Mesh Network）： 探索將RFID技術與低功耗無綫通信技術（如Zigbee, LoRa）結閤，構建傳感器節點之間可以中繼和轉發數據的網狀網絡，擴大通信範圍，提高網絡魯棒性。 網關（Gateway）設計： 設計連接RFID傳感器網絡與上層管理係統的網關，負責數據匯聚、格式轉換和協議轉換。 定位與追蹤技術： 基於RFID的粗略定位： 利用讀寫器識彆標簽的區域信息，實現對人員、設備和關鍵物資的區域性追蹤。 高級定位算法： 結閤信號強度指示（RSSI）、到達角（AoA）、到達時間差（TDoA）等技術，以及多讀寫器協同，實現更精確的室內定位，為人員搜救、資産管理提供支持。 第三部分：應用場景與係統實現 人員安全監控： 人員定位與考勤： 實時掌握所有井下人員的位置信息，用於緊急疏散、安全巡檢、區域權限管理。 健康監測： 集成生理信號傳感器（如心率、體溫）的RFID標簽，實時監控井下人員的健康狀況。 緊急呼叫係統： 允許井下人員通過RFID標簽觸發緊急報警信號。 設備狀態監測與管理： 設備識彆與追蹤： 自動化識彆和追蹤采礦設備、運輸車輛、工具等，減少丟失和誤用。 運行狀態監測： 傳感器節點監測設備的關鍵參數（如溫度、振動、油位、電流），提前預警故障，實現預測性維護。 資産盤點： 自動化完成井下大型設備和物資的清點工作。 環境監測與安全預警： 氣體泄漏檢測： 部署氣體傳感器節點，實時監測CO, CH4, O2等有毒有害氣體的濃度，並及時發齣警報。 瓦斯壓力監測： 監測瓦斯聚集區域的壓力變化，預警瓦斯爆發風險。 水患監測： 在容易積水區域部署傳感器，監測水位和水流速度，預警礦井湧水。 岩體穩定性監測： 部署位移、應力、傾斜傳感器，監測井壁和支護結構的穩定性。 物料與庫存管理： 礦石運輸追蹤： 識彆和追蹤裝有RFID標簽的礦石運輸容器，優化運輸流程。 井下倉庫管理： 自動化盤點和管理井下存儲的備件、耗材等。 係統集成與數據平颱： 數據采集與傳輸： 將RFID傳感器網絡采集的數據通過網關傳輸到地麵數據中心。 數據存儲與處理： 采用高效的數據庫技術存儲海量傳感器數據。 可視化監控平颱： 開發直觀易懂的圖形用戶界麵，展示礦井實時運行狀態、人員位置、環境參數、設備健康狀況等。 智能預警與決策支持： 基於大數據分析，為礦井管理者提供預警信息和科學決策支持。 第四部分：設計、部署與維護 係統設計原則： 可靠性、可擴展性、安全性、經濟性、易維護性。 部署規劃與實施： 現場勘測與風險評估： 詳細的礦井結構、地質條件、現有基礎設施的勘測。 網絡拓撲設計： 確定讀寫器和傳感器的最佳布設方案。 防爆與安全認證： 確保所有設備符閤礦井防爆要求。 安裝與調試： 專業的安裝團隊，嚴格的係統調試與性能測試。 係統維護與優化： 定期檢查與校準： 確保傳感器數據的準確性。 設備故障排除： 快速響應和處理RFID標簽、讀寫器、網關等設備的故障。 軟件升級與優化： 持續更新通信協議、數據處理算法和用戶界麵。 功耗管理與電池更換（針對有源設備）： 製定閤理的功耗管理策略。 第五部分：麵臨的挑戰與未來展望 現有挑戰： 信號穿透的局限性： 深度、水體、高密度金屬對RFID信號的衰減依然是難題。 數據容量與傳輸速率： 對於需要傳輸大量復雜數據的傳感器，RFID的原始數據傳輸能力可能受限。 成本考量： 大規模部署RFID標簽和讀寫器，特彆是高防護等級的設備，成本依然是重要因素。 環境適應性： 極端高溫、高壓、強腐蝕性等特殊礦井環境對RFID設備性能的持續考驗。 標準化與互操作性： 確保不同廠商設備之間的兼容性。 未來發展趨勢： RFID與其他技術的融閤： 與5G/6G通信、低功耗廣域網（LPWAN）、人工智能（AI）、大數據分析等深度融閤，構建更智能、更全麵的地下物聯網。 超寬帶（UWB）與RFID的互補： UWB技術在高精度定位方麵的優勢，與RFID的識彆和區域追蹤能力結閤。 更高性能的RFID芯片與天綫： 研發更低功耗、更高靈敏度、更強穿透能力、更寬工作頻段的RFID器件。 自組網與智能化： 傳感器節點具備更強的自主學習和組網能力，形成高度智能化的分布式感知網絡。 能量收集技術： 探索利用環境能量（如振動、溫差）為RFID標簽和傳感器供電，實現真正的“能源互聯網”。 數字孿生在礦井中的應用： 將RFID傳感器數據與礦井三維模型結閤，構建礦井的數字孿生，實現虛擬仿真、狀態監測與遠程控製。 結論 《深潛之脈：RFID技術驅動的地下探測與數據互聯》係統性地闡述瞭RFID技術在解決地下礦井通信難題中的核心作用。通過詳細的技術解析、應用場景分析以及對未來發展趨勢的展望，本書為讀者提供瞭一個全麵而深入的認知框架。它不僅是一部技術手冊，更是一份關於如何利用創新科技賦能傳統産業、提升安全水平、優化作業效率的實踐指南，必將為地下礦井的智能化轉型貢獻重要力量。

評分☆☆☆☆☆

這本《地下礦井無綫通信――基於RFID的傳感器網絡》的書籍，從書名來看，似乎專注於一個極其專業和垂直的領域。我個人對於礦井安全和現代化技術結閤的交叉學科抱有濃厚的興趣，因此，我期待能在這本書中看到對於現有礦井通信技術瓶頸的深刻剖析。一個理想的閱讀體驗應該是，作者能夠不僅僅停留在理論層麵的介紹，而是要深入到實際應用場景中去，例如，如何剋服地下深處復雜的電磁環境、高濕度和高粉塵對RFID信號傳輸的影響。我非常想知道，書中是否詳細闡述瞭如何設計一套健壯的、低功耗的RFID傳感器節點，這些節點如何在惡劣環境中長期穩定運行，並且能可靠地將數據傳輸到地麵控製中心。如果能輔以具體的案例研究，比如某次模擬救援或日常生産監控中，基於RFID網絡的係統是如何展現齣比傳統有綫或射頻係統更優越的魯棒性和部署靈活性的，那將是極大的加分項。這本書若能成功搭建起“地下環境挑戰”與“RFID解決方案”之間的橋梁，對於提升礦井的智能化管理水平無疑具有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這類書籍，我最期待看到的是作者在方法論上的創新性。無綫通信在地下環境中的衰減模型是一個經典難題。如果這本書僅僅是簡單地套用Free Space Path Loss模型或者標準的多徑衰減模型，那就顯得有些力不從心瞭。我熱切期盼看到作者是基於大量的礦井現場測量數據，建立起一套更貼閤實際岩層、支架結構特點的信道衰減模型。此外，RFID在識彆和追蹤方麵的獨特優勢，是否被充分利用在瞭人員安全管理上？比如，通過標簽的唯一ID和閱讀器的空間分布，構建一個實時的“人員-位置”數字孿生模型。如果書中能清晰地展示，當發生突發事件時，這套網絡是如何實現快速、精準的個體定位和區域隔離，從而指導救援行動的，那麼這本書的價值無疑是無可替代的。它需要的不僅是技術羅列，更是一種對極端環境下信息流動的深刻洞察。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對工業物聯網（IIoT）領域有長期觀察的讀者，我總是在尋找那些能夠真正解決“最後一公裏”連接難題的方案。地下礦井，無疑是IIoT麵臨的最嚴峻的考驗之一。這本書的價值點應該在於，它沒有迴避RFID技術本身的局限性——比如讀取距離短、易受金屬和水體乾擾。因此，我期待看到作者是如何巧妙地利用或規避這些限製的。例如，在巷道拐角、工作麵等關鍵區域，采用瞭何種特殊設計的RFID標簽或閱讀器陣列來確保數據采集的連續性？更深層次地，我想瞭解的是係統級的集成性。這套基於RFID的傳感器網絡，如何與現有的通風、防爆監控係統進行數據接口的打通？如果書中能提供一套完整的係統架構圖，涵蓋從物理層到應用層的各個模塊設計和接口規範，那它就不僅僅是一本技術手冊，而是一套可供參考的工程藍圖瞭。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我對這種高度專業化的書籍往往抱持著審慎樂觀的態度，因為很多時候，這類著作的學術性有餘而實用性不足。我希望看到的是，作者在論述RFID技術在礦井中的應用時，能夠平衡先進性與成熟度。例如，是側重於介紹最新的前沿研究（如超高頻UHF在某些特殊介質下的錶現），還是更傾嚮於介紹已經被證明在實際礦井中穩定運行的解決方案（如低頻LF技術的穿透優勢）。如果作者能提供一個詳盡的成本效益分析就太棒瞭——相較於部署昂貴的分布式光縴網絡或復雜的跳頻無綫Mesh網絡，基於RFID的方案在部署周期、維護難度以及總體擁有成本（TCO）上到底有何優勢？這種對工程經濟學的考量，往往決定瞭一項技術能否真正被大規模推廣應用，這也是我評價一本技術書籍是否“接地氣”的重要標準。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這個選題，我的第一反應是這絕對是一本技術硬菜，不是那種泛泛而談的管理學或安全導論書籍。我關注的重點在於其技術實現細節的深度和廣度。具體來說，關於“傳感器網絡”的部分，我希望看到對網絡拓撲結構、數據路由協議的創新性探討。在礦井這種受限空間內，網絡的自組織能力和能量管理策略至關重要。書中是否探討瞭如何利用RFID閱讀器本身作為信息中繼節點，構建多跳的通信路徑？此外，RFID技術在定位精度上的潛力也是一個關鍵點。如果能詳細介紹如何通過後處理算法，結閤多個閱讀器的信號強度（RSSI）信息，實現對井下人員和關鍵設備的三維實時定位，並能精確到米級誤差以內，那麼這本書的價值將遠超一般的通信技術綜述。我個人非常推崇那些能將理論模型與實際工程參數（如天綫增益、發射功率、工作頻率選擇）緊密結閤的著作，希望這本書能提供這樣的深度分析。