基于ZigBee的礦井無線定位系統(tǒng)
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煤炭工業(yè)是國民經濟的基礎，因此，煤炭行業(yè)的安全生產工作也得到了國家的高度重視。但是，由于各種原因，礦井下的安全事故仍會不斷發(fā)生，而地面工作人員往往難以掌握井下人員的位置，一旦出現災情，對被困人員的救援缺乏可靠的信息，而造成人員傷亡和財產損失。因此，實現煤礦井下的無線通信，準確獲知井下工作人員的位置和數量具有十分重要的意義” 。為此，筆者提出了基于ZigBee技術的礦井人員定位系統(tǒng)。 1 系統(tǒng)功能 ZigBee的無線定位系統(tǒng)經濟實用，工作可靠，可實現對井下工作人員的精確跟蹤定位。該系統(tǒng)不但在發(fā)生事故時可發(fā)揮重要作用，也可對工作人員進行13常管理；既可對井下進行環(huán)境監(jiān)測，也可完成人員定位任務。系統(tǒng)工作時，監(jiān)控中心與終端可實現雙向通信，即監(jiān)控中心可以廣播報警信號通知作業(yè)人員，作業(yè)人員也可以發(fā)送異常求救信號到監(jiān)控中心 。 2 礦井ZigBee網絡的構建及硬件實現 2.1 ZigBee網絡的構建 工作人員作為ZigBee的終端節(jié)點，隨身攜帶RFD設備（使用電池供電），與上層的路由設備（FFD）保持無線聯(lián)絡。由于井下工作人員數量較多，故路由器采用分區(qū)域設置?？紤]到突發(fā)情況，為了避免節(jié)點出現故障而與網絡斷開，可以采用網狀網絡（mesh）組網，這樣可保證數據不丟失。在網狀網絡的拓撲結構中，當其中某一個路由器（Router）出現故障時，則數據流選擇其他的路由器或協(xié)調器（Coordinator）進行數據流的傳輸?？紤]到巷道較深，故路由器之問采用無線電波接力的方式實現無線通信的連接。數據經協(xié)調器實時匯總后發(fā)送到PC機，在監(jiān)控終端可以實時獲取井下工作人員的集體信息。FFD設備作為協(xié)調器，采用有線電纜供電方式，同時要設有備用電源，防止災害發(fā)生時由于電纜中斷而無法正常工作 。 2.2 網絡的硬件實現 井下無線通信網絡硬件實現方式如圖1所示，其中JN5139 End device節(jié)點由井下人員隨身攜帶，作為終端節(jié)點，分布在各個巷道內，數量可以很多，實時與上層路由JN5139 Router節(jié)點之間進行信息的傳遞和接收，終端（End device）節(jié)點彼此之間不能進行通信，只能與上層的路由（Router）節(jié)點進行通信。JN5139 Router節(jié)點可作為管理節(jié)點，分布在各個巷道內，主要用于接收來自終端（End device）節(jié)點的信息并進行信息匯總，然后將收集并處理過的數據發(fā)送到協(xié)調器（Coordinator）節(jié)點。在網絡中可以根據需求來選擇路由節(jié)點個數，使其有效地管理各個巷道。協(xié)調器節(jié)點的主要任務是對來自各JN5139 Router節(jié)點的數據進行處理，經RS-232總線傳遞到PC機（網絡中該節(jié)點只能設置1個）。
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