基于Zigbee的井下人員定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在科技飛速發(fā)展的今天，煤礦工業(yè)的體制機(jī)制也日益完善，但是煤礦生產(chǎn)的復(fù)雜環(huán)境以及伴隨著煤礦開(kāi)采深度、強(qiáng)度、速度和規(guī)模的不斷增加和擴(kuò)大，使得井下開(kāi)采危險(xiǎn)系數(shù)仍居高不下，許多安全隱患如煤與瓦斯突出、井下突水、塌方等情況都時(shí)刻對(duì)井下工作人員的生命有著威脅。如果能夠及時(shí)掌握井下人員的動(dòng)態(tài)分布和井下環(huán)境因素，將會(huì)及時(shí)預(yù)防事故發(fā)生或在發(fā)生事故后能夠及時(shí)對(duì)人員展開(kāi)營(yíng)救，減少不必要的傷亡。
　　 論文基于井下人員安全角度出發(fā)，提出了基于ZigBe

2、e技術(shù)的井下人員定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)的定位跟蹤、身份識(shí)別及安全預(yù)警等功能，可實(shí)現(xiàn)井下工作的高效性及安全管理。
　　 論文深入研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及IEEE108.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)ZigBee技術(shù)低功耗、低速率、自組網(wǎng)的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了RFID、WIFI等無(wú)線短距離傳輸?shù)牟蛔?，同時(shí)ZigBee技術(shù)有比較完善的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及良好的性能和兼容性，通過(guò)一系列的比較和設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出ZigBee技術(shù)應(yīng)用于井下人員定位系統(tǒng)

3、的可行性及優(yōu)勢(shì)。
　　 系統(tǒng)在硬件部分采用了分塊設(shè)計(jì)的方式，包括井下人員定位系統(tǒng)的ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器和終端移動(dòng)設(shè)備，以及上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃AN總線部分。ZigBee協(xié)調(diào)器以ST公司的STM32W108ZigBee單片機(jī)芯片為核心，對(duì)電源模塊、LCD驅(qū)動(dòng)等外設(shè)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；ZigBee路由器采用CC2430芯片為核心進(jìn)行了設(shè)計(jì)；ZigBee終端移動(dòng)設(shè)備采用CC2431芯片進(jìn)行了設(shè)計(jì)。同時(shí)分析了井下人員定位的算

4、法的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，最終確定了基于RSSI的質(zhì)心定位算法和三邊測(cè)距相結(jié)合的方法計(jì)算井下人員的位置。
　　 軟件設(shè)計(jì)以IAR EW為平臺(tái)，以TI公司的Z-Stack協(xié)議棧為基礎(chǔ)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了ZigBee模塊工作流程，最后進(jìn)行了系統(tǒng)模型的搭建和測(cè)試，通過(guò)TI公司推出的Z-Location定位監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，得出了較為理想的測(cè)試效果，證明了ZigBee技術(shù)用于井下人員定位系統(tǒng)的可行性，為以后實(shí)驗(yàn)室更好地開(kāi)發(fā)、研究基于ZigBee技