基于ZigBee技術(shù)的煤礦井下人員定位跟蹤系統(tǒng)的研究.pdf

1、煤礦井下環(huán)境復(fù)雜,存在多種安全隱患。近年來我國煤礦事故頻繁發(fā)生,造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,現(xiàn)有的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足安全生產(chǎn)需要。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集無線通訊、數(shù)據(jù)采集和信息處理功能于一體的新型分布式自組織數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),ZigBee技術(shù)是一種新興的最具代表性的無線傳感網(wǎng)絡(luò),具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和低成本、低功耗等特點(diǎn)。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測(cè),將有效地提高煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控和管理水平。本文深入研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù),分析

2、了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)并與目前主要的射頻(RFID)定位技術(shù)進(jìn)行了全面比較,得出了將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于井下人員定位系統(tǒng)的可行性與優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上分析了井下人員定位算法的特點(diǎn)和適用領(lǐng)域,通過對(duì)算法的研究,并結(jié)合煤礦井下的實(shí)際環(huán)境和定位要求,選擇了基于RSSI的定位技術(shù)作為系統(tǒng)依托。系統(tǒng)以ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與光纖以太網(wǎng)相結(jié)合的方式作為整體方案,井下工作面部分采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)井下工作人員的精確定位,井上和直井部分采用光以太

3、網(wǎng)通信,該方案實(shí)現(xiàn)了將ZigBee無線設(shè)備與以太網(wǎng)連接的要求。本文介紹了系統(tǒng)的功能設(shè)備劃分,并詳細(xì)研究了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),包括定位分站、參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)及ZigBee無線模塊和光以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的選擇方案。軟件開發(fā)以TI公司提供的Z-Stack協(xié)議棧為基礎(chǔ),詳細(xì)研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作流程,給出了各類節(jié)點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)方法。最后,本文在研制的系列節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)之上構(gòu)建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用Z-location定位監(jiān)視軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,通過實(shí)