韩业飞 侯伟 王军 鲍幸吉

摘要

由于电网工程生产作业的特殊性，其内部作业面分散，人员管理难度较大。特别是对于高压电塔等特殊作业，实时掌握每一个人员空间作业位置非常重要。因此，本文以基于RFID人员定位技术为研究目标，对RFID技术定位优势及传统人员定位技术应用弊端进行了简单的分析。并通过RFID定位系统云平台构建，对基于RFID的人员精确定位方法进行了进一步探究。

【关键词】RFID 人员 精确定位

RFID又称为无线射频技术，其是一种无线非接触式系统，可通过射频电磁场将物体标签数据信息传输到无线射频终端，实现物体信息追踪、自动识别的目的。在RFID技术发展过程中，RFID物体追踪定位功能不断优化，在人员定位及考勤管理方面取得了良好的成就。因此，为了进一步提高人员定位精确程度，对RFID在人员定位管理中的应用进行适当分析非常必要。

1基于RFID的人员定位优势

基于RFID人员定位管理系统主要是在现代作业环境监控设施集成的基础上，通过与作业面人员双向通讯，进行人员实时定位跟踪，保证作业面人员安全生产。

2传统人员定位弊端

传统人员定位系统主要包括无线扩频定位、无绝缘音频定位、交叉感应回线定位、GPS定位等。其中无线扩频人员定位技术精确度较高，但是由于需要在沿线设置专用扩频基站，整体损耗成本较高;而无绝缘音频定位技术定位精度与人员分布面积具有较大的关联，极易产生移动闭塞情况;交叉感应回线定位技术仅仅可以获得人员相对位置;GPS定位技术定位精度较低。且在人员并行情况下，极易发生人员定位错位情况。

3基于RFID的人员精确定位方法

3.1定位模型构建

基于实际作业环境中人员精确定位需求，在定位模型建立环节需要综合考虑作业面人员定位需要、复杂作业环境及维护作业预期要求等因素。而为了保证人员定位精确度，可采用蛛网定位算法进行人员位置信息收集。其中蛛网模型主要由RFID标签构成，RFID读写器为主要功能实现模块，射频信号为蛛网震动模拟机构。

3.2人员位置数据采集

人员位置数据采集是人员精确定位的主要依据。在具体位置数据采集作业过程中，需要利用蛛网定位算法，利用RFID参考标签及RFID读写器进行整体数据收集处理。考虑到位置信息收集成本，可将RFID参考标签铺设在工作主要通道，并由人员以安全帽的形式携带待测标准。即通过主要工作通道读写器向周边环境发射射频信号，对工作区域内参考标准、工作卡射频信号进行收集整理。随后构建A、B两个相似环信号计算矩阵。通过RFID读写器相同标准圆环的整合，对相似环中参考标签信号强度、待测标签信号强度进行一一对应。在得到相似环数据之后，可利用RFID进行信号发送，验证人员定位信息的正确性。在RFID参考标签信号接收后，可根据具体参考标签信息的区别进行读写器命令的重新编写转发。在参考标准信号转发半径一定的情况下，根据在一定面积内是否可以接收参考标签信号的待测标签数量及转发信息，可初步确定相应人员位置。然后保留参考标签数据信息之后，采用同样的方法，逐步调整信号转发命令符，结合蛛网定位计算，可得出具体人员精确位置。

此外，在基于RFID人员精确定位环节，考虑到自然环境磁场、人员走动等因素的影响，可利用误差公式进行测量误差的计算。误差公式为：√（x—x1）2+（y—y1）2

上述式子中x、y分别为人员实际位置横坐标及纵坐标，xl、yl分别为人员计算位置横坐标、纵坐标。

3.3基于RFID人员定位硬件设计

基于RFID人员定位系统主要在地面监控中心主计算机平台中，通过数据传输接口开放。结合变电站通信光纜设置及作业面无线数据采集器的安装，可实现作业面无线数据自动采集。

3.4基于RFID人员定位功能实现

（1）进行单片机程序设计，在单片机程序设计过程中，主要采用模块化设计方法，以某一功能模块为核心进行各模块功能耦合。以AT89S55单片机程序设计为例，可在KeilUVision V4.3嵌入式软件开发平台中，采用C语言进行二级制文件编码。随后利用AVR-fighter软件，以ISP的形式进入AT89S55单片机。通过控制计算机终端命令符，为X-Y机械移动平台运动提供驱动力。

（2）为了保证后期基于RFID的人员定位信息通信效果，可利用单片机串行口控制寄存器进行串行口接收/发送工作模式定义。同时为了最大程度降低人员误动误差，在单片机信号输出端口数据信息设计过程中，可以依据RFID定位系统后续扩容要求，对X轴方向单位距离移动、Y轴方向单位距离移动、RFID阅读器具体位置定位、RFID阅读器轨迹参数调节等模块进行优化分析，并以串口通信协议的方式控制通信含义歧义情况发生概率。如对于RFID阅读器移动轨迹启动，可以输入$+2+7bytes+#命令符，达到人员定位数据有效收集的目的。

（3）在具体定位功能模块设计过程中，基于RFID人员定位功能还包括禁区管理、人员分布管理、双向呼叫、超员超时预警等功能。其中禁区管理主要是通过禁区设置，对违规进入作业面人员或者某一类禁止进入设定区域待测标签号进行声光预警，并同步记录在RFID阅读器中;人员分布管理主要是通过实时分布、实时跟踪、历史分布、轨迹回放等功能合理利用，准确获得人员分布信息;双向呼叫功能主要是在特定紧急情况下，基于RFID人员分布系统可对作业面个体或团体进行呼叫。同时作业面人员也可以利用随身携带RFID待测标签向主要计算机发送信号;超员超时预警主要是通过对RFID阅读器数据信息分析，实时监控作业面作业人员数量及工作时间。通过对现有人员工作数量与上一阶段人员工作数量的分析，可及时发现人员超额或超时情况。

4总结

综上所述，基于RFID人员定位系统主要包括人员位置信息样本收集、估算标签分析、系统软硬件设计几个模块。在实际RFID人员定位系统设计过程中，通过蛛网定位算法得到的人员位置信息往往与实际作业面人员位置信息具有细微的差异，因此，为了最大限度提高人员定位精度，可利用误差估算法对定位精度进行进一步验证，保证系统运行效率。

参考文献

[1]王德方.基于RFID射频定位技术的专利申请分析及研究[J].科技创新与应用，2017 （11）：43-44.

[2]王亚兰，基于RFID的电子导游系统设计分析[J].无线互联科技，2017 （22）： 73-74.