基于ZigBee技术的井下人员定位系统关键技术探讨-论文.pdf

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1、第3期杨光涛郑学召王伟峰基于ZigBee技术的井下人员定位系统关键技术探讨31基于ZigBee技术的井下人员定位系统关键技术探讨术杨光涛，郑学召，王伟峰(1．甘肃煤矿安全监察局科技装备处，甘肃兰州730000；2．西安科技大学能源学院，陕西西安710054)摘要：井下人员定位系统是矿井安全生产和应急救灾过程中不可缺少的设备，因此，探讨基于ZigBee技术的井下人员定位系统关键技术具有重要的现实意义。文章根据矿井实际需求，从本质安全型电源设计、数据库软件选择与设计、井下人员精确定位等关键技术进行了探讨和分析，对井

2、下人员定位系统功能的完善有一定的指导意义和参考价值。关键词：ZigBee；人员定位；本质安全；精确定位中图分类号：TD792文献标识码：A文章编号：1671—749X(2014)03—0031—04受关注⋯。ZigBee的名字来源于蜜蜂与同伴之间O引言一种特殊的交流方式J。它遵循IEEE规范中的井下人员定位系统是以现代无线电编码技术为802．15．4协议，工作在全球免费的2．4GHZ频段，基础，应用现代无线电通信技术中的信令技术及无采用了当前先进的直接序列扩频技术J。ZigBee线发射接收技术、结合目前流行的数

3、据通信、数据处技术对成本和功耗要求较低、信息通信数据量较小、理及图形展示软件等技术的一种矿山作业人员井下数据传输速率不大且便于安装使用到煤矿井下，它定位及动态监管系统。现阶段煤矿井下人员定位系具有以下几个突出优势：频段灵活、功耗极低、成本统大部分使用射频识别技术(RFID)，系统主要完成低廉、传输稳定、结构多样等。人员考勤工作，但经常出现漏检现象，在掌握井下人1．2系统构成及实现功能员的动态分布及作业情况时有一定的困难性，尤其基于ZigBee技术的井下人员定位系统，主要由是事故灾难发生后精确的人员定位更加困难。

4、因井上地面部分和井下部分构成，井上地面部分主要而，现代化的矿井特别需要建立一套先进可靠的井包括定位系统监控终端计算机和具有数据传输和转下人员定位系统。基于ZigBee技术的井下人员定换功能的数据交换器，数据交换器将井下信号转换位系统技术已经较为成熟，已经成为井下人员定位成能够和地面计算机匹配的数据信息采集传输模监测的重要组成部分，但对该系统的关键技术仍须式。井下设备主要由本质安全型网关节点基站、中进行探讨和研究。继器、参考节点、人员定位节点构成。网络拓扑方式1ZigBee技术系统构成及功能采用簇树状结构，中继器

5、起着增加无线网络传输距1．1ZigBee技术简介离的作用。基于ZigBee无线技术，可以通过多功能ZigBee无线技术以其低功耗、低成本等特点备分站自组网也可以接人工业环网方式进行传输。移动节点发射出具有身份特征的无线信号，经过参考收稿日期：2013—10—30节点接收，再发送到网关基站和地面中心站。地面+基金项目：基金项目：陕西省教育厅科技研究计划项目(2013JK0862)、2010年度新世纪优秀人才支持计划(NCET一10—中心站接受来自参考节点和网关基站上的信号，进0932)行分析处理，形成各种文件，使

6、管理人员能够及时查作者简介：杨光涛(1962一)，男，陕西周至人，1983年毕业于西安矿业学院采矿系采煤专业，工程师，主要从事煤矿安全监察、科技装询各种信息。备、科技成果推广、中介机构监管、煤矿职业卫生监管等工作。该系统的构成如图1所示。第3期杨光涛郑学召王伟峰基于ZigBee技术的井下人员定位系统关键技术探讨33法在二维平面上用几何图形表示的意义。当得到未知节点到一个确定节点的距离时，就可以确定此未知节点在以此已知节点为圆心、以距离为半径的圆上；得到未知节点到3个已知节点的距离时，3个圆的交点就是该未知节点的

7、位置；③由此可以推出。一个读头测出一个标签与它的距离，另一个临近读头同样也可以测出这个标签与它的距离，以两个距图2本安电路原理图离为半径，以各自的读头为圆心，就可画出两个圆，访问等数据管理功能。而且必须具有真正的客户且这两个圆必然相交，这就确定两个点，如图3。再服务器体系结构，图形化的用户界面，使系统管有第三个圆，三个圆的交点即为此标签所在的具体理和数据库管理更加直观、简单，丰富的编程接口工位置，如图4。如此推理下去，圆越多，定位的精确具，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地。度也就越高。同时具有很好的伸缩性

8、，可以跨平台使用，与相关软件集成度高等特点。对应于系统实现功能，数据库设计需求：①管理员设置权限。管理员可登陆矿井人员定位系统，对矿工、读卡器、识别卡本信息进行录入、添加、修改、删除，实现实时监控，显示实时位置并回放轨迹；②员工基本信息管理的需求。记录并管理所有矿工的图3两圆确定未知节点的位置基本信息，包括姓名、性别、记时间、卡号、联系方式等，能够由操作员随时对矿工信息进行添加、删除、