煤礦井下安全監(jiān)測與人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、煤礦安全監(jiān)測技術(shù)是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。鑒于現(xiàn)有安全監(jiān)測設(shè)備采用技術(shù)的局限性以及設(shè)備工作環(huán)境的特殊性，需要進(jìn)一步提高該類設(shè)備的性能。在深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，結(jié)合參考當(dāng)前煤礦安全監(jiān)測設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測和人員定位系統(tǒng)將為煤礦事故避免及礦井員工安全提供更高的保障。 通過深入研究國內(nèi)外礦井安全監(jiān)測技術(shù)，并對我國煤礦安全監(jiān)測設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測和

2、人員定位系統(tǒng)的總體方案。該方案闡述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、各部分的功能以及性能指標(biāo)。完整的安全監(jiān)測和人員定位系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)各個(gè)部分的具體開發(fā)提供依據(jù)；為了適應(yīng)煤礦井下工作環(huán)境，在現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了采用CC2420芯片為射頻通信模塊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際環(huán)境的需求，結(jié)點(diǎn)硬件具有瓦斯、溫度傳感器電路，并編寫了人員定位，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)收發(fā)等模塊軟件；通過對煤礦井下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞郊斑B通性的研究分析，并

3、參考無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典的路由協(xié)議，設(shè)計(jì)了基于距離有效性的層次路由協(xié)議。協(xié)議以結(jié)點(diǎn)間的最小距離為條件建立路由，層次化的設(shè)計(jì)思想更加適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。針對網(wǎng)絡(luò)通信可靠性的要求，設(shè)計(jì)了多路徑作為保障。通過omnet++仿真測試，該協(xié)議在路由建立，維護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)等方面具有良好性能；針對礦井員工定位的需求，設(shè)計(jì)了基于RSSI的協(xié)同定位算法。該定位算法以結(jié)點(diǎn)內(nèi)的地理坐標(biāo)為依據(jù)，按照結(jié)點(diǎn)主次，采用極大似然估計(jì)法對結(jié)點(diǎn)位置的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，獲得