ZigBee無線網(wǎng)絡在井下人員定位系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、當今科技的飛速發(fā)展，煤礦行業(yè)的監(jiān)管生產機制也趨于完善，但是煤礦井下的特殊環(huán)境導致的礦下生產的安全隱患仍然存在。煤礦井下人員定位系統(tǒng)具有對井下人員實時定位，監(jiān)測井下的工作環(huán)境等功能，提高了煤礦生產的安全系數(shù)，當煤礦事故發(fā)生時，也能有效的提高營救效率。針對目前人員定位系統(tǒng)存在的一些不足之處，本文提出采用ZigBee技術來設計人員定位系統(tǒng)。基于ZigBee技術的定位系統(tǒng)因為能解決當前常見人員定位系統(tǒng)存在上述的問題，而得到廣泛的關注和研究。本論

2、文就是對ZigBee技術在井下人員定位系統(tǒng)中的應用進行研究與設計。
　　本文首先對比了目前常見的井下人員定位技術和新興的ZigBee技術，提出了ZigBee技術應用在井下人員定位系統(tǒng)中可行性和優(yōu)勢。深入研究了ZigBee協(xié)議及ZigBee網(wǎng)絡拓撲類型，總結了ZigBee無線網(wǎng)絡的組網(wǎng)過程及網(wǎng)絡的管理方法。系統(tǒng)總體結構包括ZigBee無線子網(wǎng)絡和光纖有線傳輸網(wǎng)絡兩個部分，本文主要設計了ZigBee無線子網(wǎng)絡，光纖有線網(wǎng)則采用礦下已經(jīng)

3、存在的光纖網(wǎng)絡。系統(tǒng)硬件部分選用TI公司的新一代ZigBee無線芯片CC2530作為系統(tǒng)節(jié)點設計的核心芯片。利用CC2530和簡單的外圍電路設計了ZigBee定位終端，利用CC2530和2.4GHz射頻前端CC2591設計了ZigBee路由節(jié)點，并在路由器的基礎上增加了存儲模塊AT24C1024設計了ZigBee定位分站。在實驗條件允許的情況下，測試了兩個ZigBee節(jié)點的基于ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)通信功能。對比總結了無線傳感器網(wǎng)絡中的

4、定位技術，選擇適合本系統(tǒng)的定位機制，基于RSSI的定位算法，并對算法中存在的缺陷進行改進。采用接近井下環(huán)境的射頻信號衰減模型，對修正后的定位算法進行了Maltlab仿真實驗。
　　數(shù)據(jù)通信實驗表明，本系統(tǒng)設計的ZigBee節(jié)點的無線通信功能正常。Maltlab仿真測試顯示，修正后的定位算法的定位精度較高。基于ZigBee技術的人員定位系統(tǒng)能對井下礦工隨身攜帶的定位終端進行實時的身份識別和定位，而且ZigBee無線網(wǎng)絡具有參考節(jié)點布