三山岛金矿人机定位系统设计.doc

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1、三山岛金矿人机定位系统设计杜富瑞，宋立昌，原英君,方政，尹贻辉（山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东莱州）摘要：将无线定位技术引入到井下人机定位系统中来，利用ZigBee、CAN总线、GIS搭建了井下人员及车辆定位平台，介绍了系统组成及相关定位原理。通过有线和无线相结合的方式，采用信号强度检测的方法，实现了人员及车辆的精确定位。在实际工作过程中，系统运行效果良好，取得了良好的经济和社会效益。关键词：定位；ZigBee；CAN总线TheDesignOfLocationSystemOfSanShanDaoGoldMineDUFurui,SONGLichang,YINYi

2、hui,FANGZheng,XUYijun(SHANDONGGOLDMINING(LAIZHOU)CO,LTD,SANSHANDAOGOLDMINE,LAIZHOUSHANDONG)ABSTRACT：Thissystemisdesignedwithwirelesslocationtechniques.AplatformissetupbyZigBee,CanbusandGIStechniques,whichcanbeusedtolocatethestaffandvehicles.Thesystemcompositionandthelocationprincipleareint

3、roduced.Thissystemrealizestheaccuratelocationofvehiclesandstaffthoughwiredandwirelesstechniques.Inpratcticalapplications,thesystemrunswell,whichachievedgoodbenefitsofeconomicandsocial.KEYWORDS：location;ZigBee;Canbus0引言近年来,随着国家对资源需求的不断增加,国家加大了对矿山资源的开采力度,建立一套完整的井下人机定位系统，将为矿山生产安全和提高生产效率带来积极作用

4、。特别是在矿井事故发生时,如能及时掌握井下人员及车辆的分布情况，将具有重要意义。在国外，井下人员车辆的跟踪定位一般是通过红外等无线方式经过泄漏电缆传输到地面，地面的计算机可对收到的数据进行处理，从而判断井下人员所在的地段。美国、日本等发达国家的一些矿山已实现了全矿井下人员的跟踪定位，但这种方式造价非常高，不适合我国国情。在国内，主要基于射频技术（RadioFrequencyIdentification,RFID,俗称电子标签）[1-3]，目前所使用的井下人员车辆定位系统存在着功能单一、组网能力差、通信距离短、无法实现多个快速移动目标的实时可靠监测的缺点。本文针对井下特殊的工

5、作环境要求，利用ZigBee、CAN总线、GIS搭建了井下人员及车辆定位平台，采用无线和有线相结合的方式，实现了人员与车辆的跟踪定位。该系统具有低功耗、低成本、定位范围宽、易组网、抗干扰能力强、定位数据可靠、误码率和漏检率低等特点。1ZigBee技术ZigBee是IEEE802.15.4标准的扩展集，IEEE802.15.4工作组主要负责制订物理层及MAC层的协议，ZigBee定义了应用层和安全方面的规范。正式的IEEE802.15.4协议已于2004年上半年发布。ZigBee技术符合行业标准，它提供了互操作性，使不同厂商之间的设备能够进行通信，并为系统集成商和客户提供灵活

6、的购买选择。ZigBee作为一种新型短距离通信技术具有以下特点：(1)在组网性能上，可构造星型网络或者点对点网络，可容纳的最大设备个数为264个，具备较大的网络容量。(2)在无线通信技术上，采用CSMA-CA方式，有效的避免了载波冲突。(3)抗干扰性能好。由于CDMA经过扩频处理，故抗干扰性能好，此外，为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信协议。(4)低功耗，其发射输出为0-3.6dBm，通信距离为30-70m，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，设备可自动调整设备的发射功率，在保证通信质量的前提下，尽量降低能量消耗。(5)高安全保密性，ZigBee技术

7、提供了数据完整性检查和鉴全功能，加密算法采用AES-128/64/32，并且在使用过程中可以灵活的确定其安全属性，使网络安全能够得到更有效的保障。采用密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。2系统构成及定位原理2.1人机定位系统构成井下人机定位系统是集成了光纤以太网、CAN工业现场总线、Zigbee微功耗无线定位、地理信息系统（GIS）、管理信息系统（MIS）的综合应用系统。它是将Zigbee无线定位数传技术、CAN工业总线技术、Zigbee无线电子标签技术、地理信系统技术、三维图形技术、管理