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ZigBee技术在矿井人员管理系统中的应用

作　者: 庞海娟
导　师: 赵建平
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: ZigBee技术矿井人员管理人员定位 CAN总线 RSSI
分类号: TP29-A1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 9次
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内容摘要

近年来,煤矿开采业得到了快速发展,但是煤矿井下环境复杂,仍存在多种安全隐患,如出现井下塌方、井下透水、瓦斯浓度超标等,这些隐患时刻都在威胁着矿井工作人员的生命安全。如果事故发生之后,能够及时地掌握井下工作人员的具体分布位置,以及井下的环境参数值,可为立即开展救援工作提供可靠的数据,极大的减少人员的伤亡数目。然而,为了促进矿井安全生产,预防矿难的发生要比矿难的成功救援重要。论文从安全科学的角度出发,提出了采用ZigBee技术管理矿井工作人员的系统设计。该系统拥有对矿工的实时跟踪定位和身份识别以及安全告警等功能,从而实现煤矿企业的高效、安全管理。ZigBee技术以其低功耗、低成本、通信可靠以及网络自组织等特点,非常适合应用于煤矿安全监测和人员定位系统中。论文深入研究了ZigBee网络技术和IEEE 802.15.4协议,在考察和比较目前我国矿井生产现状的基础上,得出了ZigBee技术用于矿井人员管理的可行性与优势。在做了上述调研工作后,提出了基于ZigBee技术和CAN总线技术的矿井人员管理系统的总体方案。系统通过ZigBee网络实现矿井人员的考勤管理和实时定位,通过CAN总线方式将井下ZigBee无线网络采集到的信号强度、人员信息以及环境参数及时地传送到地面监控中心,监控中心对取得的数据进行处理并将井下人员在各个巷道的动态分布以及每个矿工的运动轨迹显示在GIS地图上,实现对矿井人员的实时管理。在矿井人员定位时,论文通过对多种定位技术的比较,结合煤矿井下的实际环境和定位要求,选择了基于RSSI的定位技术。整个系统的设计主要由井下数据采集、CAN总线数据传输以及井上数据处理三部分组成。论文重点对矿井下基于ZigBee技术的数据采集、数据处理以及无线通信过程的软硬件进行了设计,其中主要包括人员携带的ZigBee终端移动节点、ZigBee路由器以及ZigBee协调器的设计。ZigBee终端移动节点选用片上系统芯片CC2430实现信息的收发和处理,通过设置睡眠工作方式实现低功耗。设计ZigBee路由器时选择最优路由路径传递信息。ZigBee协调器选用低功耗MSP430系列微处理器与无线收发芯片CC2420相结合实现信息采集和处理,并通过CAN总线将采集的数据传送到地面监控中心。在监控中心软件部分,采用Client/Server模式实现对井下人员的监控和对环境的检测。最后,针对矿井下的环境提出了系统的抗干扰措施。随着科学技术的发展,对矿井智能化的要求越来越高。课题设计的矿井人员管理系统精度高、安装方便、安全可靠且系统扩展性强,具有很高的可行性和使用价值。

ZigBee技术在矿井人员管理系统中的应用

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