人员管理论文：基于ZigBee技术的矿井人员管理系统设计

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1、人员管理论文：基于ZigBee技术的矿井人员管理系统设计【摘要】基于无线通信技术的快速发展及人们对现代化煤矿的需求，提出了一种基于ZigBee的短距离无线通信技术在矿井人员管理系统中应用的设计。将低功耗的ZigBee技术用于矿井下的无线传输系统中，用CAN总线实现数据的双向通信，并可通过GPRS网络及因特网实现信息共享。该系统组成的井下无线传感器网络，实现了井下人员的跟踪定位、考勤管理、安全检测，为矿业的安全生产提供了科学依据。【关键词】ZigBee无线网络；控制器局域网总线技术；人员管理；单片机0引言随着科学技术的飞速发展，对矿业的安全生产提

2、出了越来越高的要求。因此，开发新型的矿井人员管理系统，实现对煤矿入井人员的实时跟踪和定位，消除地面管理人员对井下作业人员的视野盲区，增强矿井灾害发生时对井下作业人员救援的快速应急反应能力有着重要的现实意义。提出了在此基础上设计的基于ZigBee技术的矿井人员管理系统在口常生产川的应用，采用国际上先进的ZigBee射频技术，实现井下各种信息的无线传输，利用CAN总线技术，及时、准确地将井下各个区域人员的动态情况反映到地面主控计算机系统中，使管理人员能够随时了解井下人员的动态分布状况及每个下井人员的入井、升井时间。如果发生事故，可以立即从监控计算机

3、上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量以及具体位置等信息，为救援工作提供科学依据，因此提出的设计具有一定的先进性和实用价值。1ZigBee技术及CAN总线技术简介1.1ZigBee技术ZigBee技术是一种结构简单、近距离、低功耗、低速率、低成本和可靠性高的双向无线网络通信技术，被称作IEEE802.15.4(ZigBee)技术标准。主要适合于自动控制领域，同时支持地理定位功能。ZigBee理论上支持在单一网络中寻址65535个结点，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个ZigBee无线网络数传模块类似于移动网络中的一个基

4、站，在整个网络范围内，相互之间可以进行双向通信［1］。ZigBee技术的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，因此很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的首选开发平台，而ZigBee技术以其独特的价值必将拥有广阔的发展前景。1.2CAN总线技术控制器局域网(CAN)主要用于各种设备检测及控制的一种串行数据通信现场总线。它与其它总线最大的区别是两个节点之间传送信息时报文中没有地址信息，而是对不同性质的数据加以标识，在通信时，以全网广播为基础，各接收节点根据报文中反映数据性质的标识符过滤报文，该收的收下，不该收的弃用。它的直接通信距离最远可达1

5、0km(速率5kbit/s以下)；通信速率最高达1Mbit/s(此吋通信距离最长为40m)oCAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭，退出总线的功能,从而使总线上的其它接点不受影响。由于CAN总线具有独特的设计思想、良好的功能特性以及很强的纠错能力、支持差分收发，因而适用于高噪声环境，并但传输距离比较远［2］。2矿井人员管理系统构成该系统主要由井下无线定位、CAN实现数据传输以及地上监控这3个部分组成。其中井下无线定位系统主要是基于ZigBee无线模块，包括ZigBee无线定位固定节点及移动人员携带ZigBee无线模块。ZigBee无线定位固定

6、节点应根据实际应用环境合理布局，设置在人员出入的井口及井下主要巷道的分岔口、各工作面入口等关键部位，可设置在沿坑道每隔200m距离，工作而的距离则可降低为50m在坑道适当的位置⑶。移动目标节点也可根据需要连接不同的传感器，组成一个既有身份识别，又有传感功能的移动装备。每一个固定点就是一个定位节点,网络节点可通过自动读取移动无线模块内置的信息和无线信号强度RSSI,来确定移动矿工的位置信息，各个固定节点组成一个无线传输网络，将采集到的信息传输到CAN总线上；数据的传输通过CAN总线处理后经适配器、交换机上传至矿上主控计算机；矿上主控计算机采集的数

7、据通过GPRS无线网络将一些关键信息以短信的形式发送到技术人员的手机上，适时对井下进行监控，并与因特网互联实现远程监控。3矿井人员管理系统设计3.1硬件设计井下人员管理系统的硬件设计包括ZigBee无线传输固定节点和信息采集前端部分。无线传输固定节点的硬件包括处理器、ZigBee无线模块、存储器以及一些外围电路，处理器采用先进的嵌入式处理器三星公司的ARM7处理器S3C44B0X,它是一款低功耗、高性能16/32位RISC、基于ARM7TDMI核的微处理器，主频达64MHz,板载接口丰富，支持uC/OS-II和uC/Linux等操作系统［4］。

8、ZigBee无线模块采用射频芯片CC2420,它是Chipcon公司推出的一款低中频、低耗电的无线收发芯片，传输速率可达250kbit/s,并且可以外