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近年来,我国煤矿安全事故频发,煤矿安全成为国家安全生产工作的重中之重。为遏制煤矿恶性事故的发生和保障矿下工作人员的生命安全,射频识别(RFID)技术与声表面波(SAW)技术、传感器技术相结合的RFID系统逐渐应用于煤矿井下人员、设备和环境的实时监控,从而有效的提高煤矿生产的安全程度。然而煤矿RFID系统底层设备多样,煤矿企业上层系统需根据底层设备进行定制设计,阻碍了RFID系统在煤矿行业中的广泛应用。为了屏蔽RFID底层设备的多样性和复杂性,减少RFID标签数据量,达到更好的为企业上层系统提供服务的需求,RFID中间件应运而生。
本文在分析总结煤矿安全生产和煤矿安全管理现状基础上,通过对主流无线通信技术的分析和比较,选择了基于RFID技术的煤矿安全管理系统,并提出使用RFID中间件系统屏蔽RFID硬件设备与企业应用多样性的方案。然后根据煤矿RFID系统特点和RFID中间件需求,提出基于J2EE的RFID中间件设计方案,并对系统开发环境、数据持久化、JMS消息服务和管理系统开发模式等进行了分析和选择。接下来根据总体设计方案对各层进行了详细设计,其中硬件管理层的设计主要是在读写器抽象接入机制下实现对读写器的接入和操作,并通过中断方式实现读写器异常监控和自动修复。事件数据处理层针对数据冗余和错读处理需求设计了基于时间窗和次数阀值的平滑过滤算法;针对上层不同应用需求设计了标签分组过滤机制;并根据标签与读写器的位置关系,对RFID标签存在事件模型、定向运动事件模型和非定向运动事件模型进行了详细的分析与设计。应用服务层重点设计和实现了基于JMS的消息主动推送方案,并对WebService通信接口方案进行了简要介绍。最后对基于Struts和Hibernate开发框架的RFID中间件管理系统进行了分析。为验证设计方案的正确性,搭建RFID系统测试平台进行相应测试与评估。测试结果表明,RFID中间件系统能实现读写器设备的接入、标签数据的过滤和事件的触发,并能与上层应用进行数据交互,满足预期设计目标。论文最后对整体研究工作进行了总结,并提出后续研究工作展望。