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1、文章編號(hào):1004-5422(2008)04-0322-04基于ZigBee技術(shù)的煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)1123李文江,陳宇,劉曉平,王軍(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制學(xué)院,遼寧葫蘆島125105;2.長春市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院,吉林長春130012;3.比爾安全裝備有限責(zé)任公司,遼寧撫順113006)摘要:基于ZigBee技術(shù),設(shè)計(jì)了煤礦井下人員定位系統(tǒng).采用定位分站和讀卡器可以實(shí)時(shí)對(duì)井下佩戴標(biāo)識(shí)卡的人員進(jìn)行定位、身份識(shí)別.由定位分站采集到的ID信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到地面,一方面實(shí)現(xiàn)了井下人員的考勤統(tǒng)計(jì),另一方面為查詢礦井中的人員分布情況提供了依據(jù),實(shí)現(xiàn)高效救援,適用于各類環(huán)境
2、下煤礦的安全管理.關(guān)鍵詞:ZigBee技術(shù);煤礦井下人員定位系統(tǒng);定位分站;標(biāo)識(shí)卡中圖分類號(hào):TD76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0引言1煤礦井下人員定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技針對(duì)目前煤礦井下普遍存在著入井人員管理術(shù)與功能困難,井上管理人員難以及時(shí)準(zhǔn)確掌握井下人員1.1ZigBee技術(shù)的分布及作業(yè)情況,以及發(fā)生事故后對(duì)礦井人員ZigBee是短距離通信的一種新興技術(shù),它使用的搶救缺乏可靠的位置信息現(xiàn)狀,最近幾年,很多2.4GHz波段,采用跳頻技術(shù).ZigBee是由最多可的企業(yè)在已有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上陸續(xù)推出了基于達(dá)到65000個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的一個(gè)無線無線通信識(shí)別技術(shù)的煤礦井下人員定
3、位系統(tǒng),并數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的[1]已有30多家取得安標(biāo)準(zhǔn)許入井.目前推廣應(yīng)CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng),每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊類用的產(chǎn)品主要是基于RFID(RadioFrequencyIdenti似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),網(wǎng)絡(luò)fication,即射頻識(shí)別,俗稱電子標(biāo)簽)技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)之間可以進(jìn)行相互通信;每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離在于體積小、重量輕、便于攜帶,但該技術(shù)在使用可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m,到擴(kuò)展后的幾百米,甚至幾千中存在通信距離短的缺點(diǎn),同時(shí)存在多人同時(shí)通米;另外整個(gè)網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其他的各種網(wǎng)過無線基站時(shí)存在漏讀卡現(xiàn)象,更無法實(shí)現(xiàn)井下[3]絡(luò)連接.無線信號(hào)
4、的全覆蓋和人員的精確定位,只能用于表1對(duì)ZigBee技術(shù)和目前已應(yīng)用的人員定位簡單的人員考勤管理,并且在進(jìn)入煤礦時(shí)還必須系統(tǒng)中常用的RFID技術(shù)進(jìn)行了比較.由于無源的[2]分散分批進(jìn)入,使用效果不佳.RFID技術(shù)的傳輸距離較短,并不適用于井下人員基于ZigBee技術(shù)的煤礦井下無線網(wǎng)絡(luò)通信系表1ZigBee技術(shù)與有源RFID技術(shù)的比較統(tǒng)則可以較有效地解決上述問題.我們?cè)O(shè)計(jì)的煤ZigBee[3]RFID[4,5]礦井下人員定位考勤系統(tǒng)采用最新的ZigBee無線讀寫器成本低(幾百元左右)高(一萬元左右)通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了井下人員的精確定位和考勤,不有效距離m10~751~15僅在井下發(fā)生事故
5、時(shí)可起到重要作用,而且可用傳輸速率pbs250k64k采用協(xié)議802.15.4于日常的管理,比較適合煤礦企業(yè)的安全管理需通訊頻道Hz868M915M2.4G2.4G求,具有較好的市場應(yīng)用前景.實(shí)用性體積小,使用安裝簡單體積較大,不易安裝收稿日期:2008-05-25.作者簡介:李文江(1951!),男,教授,從事智能儀器儀表的開發(fā)與應(yīng)用第4期李文江,等:基于ZigBee技術(shù)的煤礦井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)?323?定位,所以在這里只對(duì)ZigBee技術(shù)與有源RFID技標(biāo)識(shí)卡的主要功能是定時(shí)向系統(tǒng)發(fā)信號(hào)進(jìn)行注術(shù)進(jìn)行了比較.冊(cè),以此來實(shí)現(xiàn)人員的定位.由表1可以看出,ZigBee技
6、術(shù)相比有源RFID此外,整個(gè)系統(tǒng)由電源對(duì)無線基站進(jìn)行供電,技術(shù)具有低成本、安全可靠、低功耗等多種優(yōu)點(diǎn),將井下非本安高壓交流電轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需的本安所以在煤礦井下人員定位系統(tǒng)中我們采用了Zig低壓直流電,并能夠在斷電情況下自動(dòng)使用蓄電池Bee無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為通信平臺(tái).進(jìn)行供電,在通電情況下自動(dòng)給蓄電池進(jìn)行充電.1.2系統(tǒng)構(gòu)成及主要性能1.3系統(tǒng)定位原理人員定位系統(tǒng)是一套分布式處理系統(tǒng),同時(shí)在井下工作的每一位人員身上都帶有標(biāo)識(shí)也可以作為一個(gè)子系統(tǒng)并接入煤礦安全生產(chǎn)綜合卡,它會(huì)定時(shí)地自動(dòng)發(fā)出代表每一位人員的ID信監(jiān)控系統(tǒng)中.整個(gè)人員定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由地息的射頻信號(hào),由最近的定位分站接收,該
7、定位分面中心站、數(shù)據(jù)接口、人員定位分站、讀卡器和標(biāo)站將人員的識(shí)別卡的ID信息和自身定位分站的識(shí)卡等部分組成(見圖1).地址信息相組合,經(jīng)RS485總線發(fā)送給鄰近的上一個(gè)定位分站,再由這個(gè)定位分站層層上傳,直至發(fā)送到地面數(shù)據(jù)中心站,傳入到信息處理平臺(tái),由信息處理平臺(tái)的中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理,并提供信息的查詢、管理等功能.使管理者能實(shí)時(shí)地觀察到在井下工作的工人的即時(shí)位置,實(shí)現(xiàn)井下人員定位的功能,并且能區(qū)分井下人
