ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在井下人員定位系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、當(dāng)今科技的飛速發(fā)展，煤礦行業(yè)的監(jiān)管生產(chǎn)機(jī)制也趨于完善，但是煤礦井下的特殊環(huán)境導(dǎo)致的礦下生產(chǎn)的安全隱患仍然存在。煤礦井下人員定位系統(tǒng)具有對(duì)井下人員實(shí)時(shí)定位，監(jiān)測(cè)井下的工作環(huán)境等功能，提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)，當(dāng)煤礦事故發(fā)生時(shí)，也能有效的提高營(yíng)救效率。針對(duì)目前人員定位系統(tǒng)存在的一些不足之處，本文提出采用ZigBee技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)人員定位系統(tǒng)?；赯igBee技術(shù)的定位系統(tǒng)因?yàn)槟芙鉀Q當(dāng)前常見(jiàn)人員定位系統(tǒng)存在上述的問(wèn)題，而得到廣泛的關(guān)注和研究。本論

2、文就是對(duì)ZigBee技術(shù)在井下人員定位系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。
　　本文首先對(duì)比了目前常見(jiàn)的井下人員定位技術(shù)和新興的ZigBee技術(shù)，提出了ZigBee技術(shù)應(yīng)用在井下人員定位系統(tǒng)中可行性和優(yōu)勢(shì)。深入研究了ZigBee協(xié)議及ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋?，總結(jié)了ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)過(guò)程及網(wǎng)絡(luò)的管理方法。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括ZigBee無(wú)線子網(wǎng)絡(luò)和光纖有線傳輸網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分，本文主要設(shè)計(jì)了ZigBee無(wú)線子網(wǎng)絡(luò)，光纖有線網(wǎng)則采用礦下已經(jīng)

3、存在的光纖網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)硬件部分選用TI公司的新一代ZigBee無(wú)線芯片CC2530作為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的核心芯片。利用CC2530和簡(jiǎn)單的外圍電路設(shè)計(jì)了ZigBee定位終端，利用CC2530和2.4GHz射頻前端CC2591設(shè)計(jì)了ZigBee路由節(jié)點(diǎn)，并在路由器的基礎(chǔ)上增加了存儲(chǔ)模塊AT24C1024設(shè)計(jì)了ZigBee定位分站。在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下，測(cè)試了兩個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)的基于ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)通信功能。對(duì)比總結(jié)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的

4、定位技術(shù)，選擇適合本系統(tǒng)的定位機(jī)制，基于RSSI的定位算法，并對(duì)算法中存在的缺陷進(jìn)行改進(jìn)。采用接近井下環(huán)境的射頻信號(hào)衰減模型，對(duì)修正后的定位算法進(jìn)行了Maltlab仿真實(shí)驗(yàn)。
　　數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的ZigBee節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信功能正常。Maltlab仿真測(cè)試顯示，修正后的定位算法的定位精度較高?；赯igBee技術(shù)的人員定位系統(tǒng)能對(duì)井下礦工隨身攜帶的定位終端進(jìn)行實(shí)時(shí)的身份識(shí)別和定位，而且ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有參考節(jié)點(diǎn)布