基于Zigbee的井下人員定位監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與研究.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采深度、強度、速度和規(guī)模的不斷增加和擴大，使得井下開采危險系數(shù)仍居高不下，許多安全隱患如煤與瓦斯突出、井下突水、塌方等情況都時刻對井下工作人員的生命有著威脅。如果能夠及時掌握井下人員的動態(tài)分布和井下環(huán)境因素，將會及時預(yù)防事故發(fā)生或在發(fā)生事故后能夠及時對人員展開營救，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)測系統(tǒng)的設(shè)計與研究，系統(tǒng)具有實時的定位跟蹤、身份識別及安全預(yù)警等功能，可實現(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ZigBee技術(shù)低功耗、低速率、自組網(wǎng)的特點，彌補了RFID、WIFI等無線短距離傳輸?shù)牟蛔?，同時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，通過一系列的比較和設(shè)計，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。
　　 系統(tǒng)在硬件部分采用了分塊設(shè)計的方式，包括井下人員定位系統(tǒng)的ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器和終端移動設(shè)備，以及上位機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃AN總線部分。ZigBee協(xié)調(diào)器以ST公司的STM32W108ZigBee單片機芯片為核心，對電源模塊、LCD驅(qū)動等外設(shè)進行了設(shè)計；ZigBee路由器采用CC2430芯片為核心進行了設(shè)計；ZigBee終端移動設(shè)備采用CC2431芯片進行了設(shè)計。同時分析了井下人員定位的算

4、法的特點和應(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距相結(jié)合的方法計算井下人員的位置。
　　 軟件設(shè)計以IAR EW為平臺，以TI公司的Z-Stack協(xié)議棧為基礎(chǔ)，詳細設(shè)計了ZigBee模塊工作流程，最后進行了系統(tǒng)模型的搭建和測試，通過TI公司推出的Z-Location定位監(jiān)測軟件進行實驗演示，得出了較為理想的測試效果，證明了ZigBee技術(shù)用于井下人員定位系統(tǒng)的可行性，為以后實驗室更好地開發(fā)、研究基于ZigBee技