基于RFID和人脸识别的矿井人员定位系统采购清单

1、基于RFID和人脸识别的矿井人员定位系统1、项目背景长期以来，煤炭行业的安全设备严重缺乏，安全管理手段极其落后。建立煤矿安全生产的长效机制，是实现我国煤矿安全生产的必由之路。因此，采用先进的煤矿安全设备与技术手段已成为煤炭行业迫在眉睫的任务。目前以射频和人脸识别结合的识别技术为基础的矿井人员定位管理系统为维护煤矿安全生产、提高管理效率提供了有力的保障。2、项目目标通过超高频的RFID识别和人脸识别的结合技术实现对矿井人员的准备识别，能够对矿井人员的进行科学有效的管理。同时为维护煤矿安全生产、提高管理效率提供了有力的保障。3、系统的设计本系统主要是能够做到让佩戴含有RFID芯片身份卡的矿井人员在

2、通过井下巷道时无需接触打卡机即可自动感应，通过摄像头拍摄人员的照片与人脸数据库中的数据进行匹配，并能在有多人同时通过巷道时做到实时定位而不相互干扰，同时阅读器把接收到的这些信息通过无线wifi上传到电脑终端进行处理，会准确记录人员的位置等信息。3.1 RFID射频阅读器RFID射频阅读器的主要功能是接收矿井人员卡信息并上传给服务器，使服务器收到信息以便在设备终端系统进行统计。3.1.1 FL2440阅读器的硬件系统以MCU为核心，采用三星公司推出的这款16/32位RISC处理器S3C2440A，是面向高端手持设备或其它一般应用而设计的芯片。它为手持设备和一般类型的应用提供了低价格、低功耗、高性

3、能微控制器的解决方案。S3C2440A采用了ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。其低功耗，简单，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。它采用了新的总线架构AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture(AMBA)。ARM920T实现了MMU,AMBABUS和Harvard高速缓冲体系结构构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。每个都是由具有8字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440A减少整体系统成本和无需配置额外的组件。3.1.2 RFID模块实际系统中，需要的功能是实现非

4、接触读取信息卡的信息。在开发过程中，首先学习低频、接触式的RFID模块，低频RFID模块的阅读距离只能在5厘米以内，作用范围主要是运用于低端技术领域范围内，如自动停车场收费和车辆管理系统等等；传送数据速度较慢，标签存贮数据量较少；数据传输速率低，在短时间内只可以一对一的读取电子标签，只能适合低速、近距离识别应用；读取电子标签数据时只能一对一进行读取。在熟练掌握其应用的基础上开始学习超高频RFID模块，超高频标签的阅读距离大，可达10米以上。超高频RFID模块作用范围广，现最先进的物联网技术都是采用超高频电子标签技术；传送数据速度快，每秒可达单标签读取速率170张/秒（EPCC1G2标签）；标签

5、存贮数据量大；超咼频电子标签灵活性强，轻易就可以识别得到；有很高的数据传输速率，在很短的时间内可以读取大量的电子标签；防冲突机制，适合于多标签读取，单次可批量读取多个电子标签；数据保存时间长，一般都大于10年；手持读写器带CE操作系统，读取超高频电子标签数据时，可通过WIFI、GPRS实时上传至后台数据库；超高频电子标签具有全球唯一的ID号，安全保密性强，不易被破解。3.2 RFID信息卡信息卡采用无源RFID标签，由一个电子数据处理、存储设备（通常是单个微小芯片）和实现天线功能的大面积环绕线圈组成。信息卡主要是在进入阅读器的有效区域内发送信息给阅读器，使得阅读器可以读取到通过人员的卡里的信息

6、。每张信息卡里都存储着每位矿井人员的工号、部门、职务等信息。3.3 摄像头模块由于系统结合了人脸识别技术，则必须对矿井人员实时的头像信息进行采集，通过处理器进行图像处理。摄像头模块主要有usb摄像头和cmos摄像头模块。3.4 wifi模块wifi是一种能够将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。使用IEEE802.11系列协议的局域网就称为Wi-Fi。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。wifi原先是无线

7、保真的缩写，wifi英文全称为wirelessfidelity，在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用wifi连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为“热点”。在系统设计中将采集的信息卡数据和人脸图像传到上位机有两种方式：第一，使用网口借口通过光纤传到服务器；第二，利用wifi模块上传至服务器。由于矿井的复杂性，系统分别进行了设计，最终对两者的效果进行选择。在wifi模块中，

8、分为wifi发射器和wifi接收端，wifi发射器把采集的数据发送无线网络中，wifi接收端根据相应的空中接口进行连接，完成对数据的实时接收。4、项目的关键技术4.1射频识别射频识别(即RadioFrequencyIdentification,简称RFID)技术是从九十年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的电子标签和读写器之间无须物理接触就可完成识别,因此它可实现多目标识别、运动目标识别，可在更广泛的场合中应用。典型的RFID系统由电子标签(Tag),读写器(Read/WriteDevice

9、)以及数据交换、管理系统等组成。它具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。图1是RFID系统的原理示意图，它是无源系统，即电子标签内不含电池，电子标签工作的能量是由读写器发出的射频脉冲提供电子标签接收射频脉冲，整流并给电容充电。电容电压经过稳压后作为工作电压。数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑。控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其它操作。EEPROM用来存储电子标签的ID号及其它用户数据。还有有源RFID系统，是由电池供电，可以在较高频段工作，识别距离较长，和读写器之间的通信速率也较高。RFID系统最大的特点是非接触识别，因此

10、可以同时识别多个电子标签及高速运动的电子标签。它以无线方式通信，无须外露电触点，电子标签的芯片可以按不同的应用要求来封装，可以抵抗恶劣环境。读写器制逻辑S8一4.2人脸识别人脸识别系统包括视频序列/图像的采集、图像的预处理、人脸检测、人脸识别几个环节，整个人脸识别系统的基本框架如图2所示：(1) 视频序列/图像的采集。这个环节需要考虑光源类型选择、镜头类型选择、摄像机类型选择、光源安装以及图像采集模式选择等。一般进行数字图像处理等方面的研究人员都基于图像已获取这个前提，但对一个实际系统的开发，图像的采集环节不可忽缺，甚至对于研究者们来说，图像采集这个环节有时也是必须考虑和进行深入实验研究的。采

11、集到的数据的好坏对后续研究工作的开展将会产生不同程度的影响，例如，考虑到人脸识别易受光照变化的影响，中科院自动化研究所的李子青教授带领的课题研究组进行了近红外人脸识别系统研究，其采用光源为近红外光，识别系统对自然光照的变化具有较强的鲁棒性。(2) 图像的预处理。人脸识别系统中的图像预处理部分一般会涉及图像颜色空间变换、图像滤波、图像灰度变换、图像几何变换、图像分割和图像形态学变换等。图像预处理的结果对后续人脸识别产生较大的影响，我们一般希望所有经过预处理后的图像都具有相同的预期效果，但实际中并没有哪一种数字图像处理方案能够适用于任何情况，其一般都是针对特定的环境进行特定的处理。(3) 人脸检测

12、。人脸检测指的是从一幅图像或一帧视频序列中搜索可能存在的人脸区域。若存在人脸区域，还需进一步判断人脸区域的大小、姿态，以及统计整幅图像中人脸的个数。该环节包含特征提取与选择以及人脸与非人脸模式分类两个部分。人脸模式较为单一，所有的人脸之间都有比较明显的共性，比如都有两个眼睛、一个嘴巴和一个鼻子；非人脸模式非常繁多与复杂，其包含了大自然中除了人脸模式以外的其他一切可观的模式。如何实现人脸模式与其他模式之间的正确分类正是人脸模式与非人脸模式分类器所要解决的问题。(4) 人脸识别。人脸识别可分为两种情况：一种是身份验证，另一种是身份识别。身份验证的人脸识别所做的工作是判断被识别的人是否就是某个人(数据中只有一个人的信息)，而身份识别的人脸识别所要做的工作是判断被识别的人是某个人(数据库中有很多人的信息)，我们一般所研究的人脸识别是身份识别的人脸识别。由于不同人脸模式之间的差异较小，而同一个人脸又极易受表情、姿态等