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大红山铁矿井下人员跟踪定位系统的优化研究

作 者: 吕金辉
导 师: 郭忠林
学 校: 昆明理工大学
专 业: 采矿工程
关键词: 跟踪定位 定位技术 定位算法 报警功能优化 短信报警 定位优化
分类号: TN929.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 23次
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内容摘要


2009年8月,国家安全生产监督管理总局颁布了《国家安全监管总局关于在非煤矿山推广使用安全生产先进适用技术和装备的指导意见》。其中明确要求地下矿山通过使用无线采集设备、数据传输网络、计算机软件技术建立综合的安全管理信息系统,为企业日常安全管理及应急救援提供帮助。同时系统应具有:下井人员自动考勤、人员井下分布动态监测即人员跟踪定位等功能。可见,要求地下矿山安装井下人员跟踪定位系统已经上升到国家政策层面,这足以说明井下人员跟踪定位系统对地下矿山的重要性。本论文正是以大红山铁矿现有的井下人员跟踪定位系统实际运用情况为背景,结合矿山在实际生产管理中的需要,着重对目前矿山所运用的跟踪定位系统进行了优化研究。首先,本论文全面研究了现有的人员定位技术,其中对大红山铁矿所用的RFID人员识别定位技术进行了详细的研究,另外还研究了常用的无线定位算法及相关理论。其次,本论文在对大红山铁矿进行深入调研的基础上,研究了矿山目前所用的人员跟踪定位系统的应用现状,并结合矿山在实际生产和安全管理中的需要,提出了现有系统的不足。最后,针对矿山现有人员跟踪定位系统的不足,主要对其软件部分进行了优化,优化的内容包括:1.扩充了有毒有害气体监测报警和危险区域报警功能,并对系统产生的报警信息是否需要立即响应进行了优先级分类,使一级报警信息通过设计的报警信息发送系统自动发送给指定人员,以便及时采取响应措施。同时,设计的短信报警系统还可以作为矿山内部的短信发送平台,以提高矿山的信息化办公效率。2.优化了矿山的准确定位功能,结合矿山井下的实际情况提出了基于RSSI的一维线性定位方法,对矿山实现井下准确定位时产生的定位结果,设计了其存储格式和显示方式;给出了实现井下阶段和分段准确定位时布置射频阅读器的方法;提出了在进行井下阶段和分段准确定位时电子地图的获取及处理办法。3.针对矿山在实际生产和管理中对人员跟踪定位系统提出的要求,对存储人员信息的数据库进行了改进,增加了系统定位结果的LED大屏幕输出方式,优化了系统数据库对下井人员信息的存储期限,并提出了在矿山内部实现该系统信息共享的具体方法等。本论文的研究对大红山铁矿实现井下人员安全管理具有一定的现实意义,并且为矿山即将实施的井下人员跟踪定位系统二期工程提供了参考。

全文目录


摘要  3-4Abstract  4-9插图和附表清  9-11第一章 绪论  11-19  1.1 引言  11  1.2 论文研究的目的和意义  11-12  1.3 国内外井下人员跟踪定位系统的研究现状和发展趋势  12-17    1.3.1 国外井下人员跟踪定位系统的研究现状  13-14    1.3.2 国内井下人员跟踪定位系统的研究现状  14-15    1.3.3 国内外井下人员跟踪定位系统存在的不足  15-16    1.3.4 矿山井下人员跟踪定位系统的发展趋势  16-17  1.4 论文章节安排及主要研究内容  17-19第二章 定位系统相关技术概述  19-33  2.1 现有的定位技术介绍  19-30    2.1.1 GPS卫星定位技术  19-20    2.1.2 GSM移动网络定位技术  20-21    2.1.3 雷达定位技术  21-22    2.1.4 WiFi定位技术  22-23    2.1.5 红外定位技术  23-24    2.1.6 超声波定位技术  24    2.1.7 蓝牙定位技术  24-25    2.1.8 UWB定位技术  25-26    2.1.9 WSN定位技术  26-27    2.1.10 RFID定位技术  27-30      2.1.10.1 RFID的物理原理  27-28      2.1.10.2 RFID系统的组成  28      2.1.10.3 RFID系统的工作原理  28-29      2.1.10.4 RFID系统的分类  29-30  2.2 现有的井下定位产品  30-33    2.2.1 小灵通系统  30    2.2.2 RFID定位系统  30-31    2.2.3 PED个人寻呼系统  31-32    2.2.4 其它系统  32-33第三章 常用定位算法及其评价标准  33-44  3.1 无线定位的数学原理  33-36    3.1.1 圆周定位  33    3.1.2 双曲线定位  33-34    3.1.3 方向角度定位  34-35    3.1.4 混合定位  35-36  3.2 距离相关定位算法  36-38    3.2.1 基于TOA的定位  36-37    3.2.2 基于TDOA的定位  37    3.2.3 基于AOA的定位  37    3.2.4 基于RSSI的定位  37-38  3.3 几种典型距离无关定位算法  38-41    3.3.1 质心定位算法  38    3.3.2 DV-Hop算法  38-39    3.3.3 APIT算法  39-40    3.3.4 凸规划定位算法  40-41  3.4 定位准确率评价标准  41-44    3.4.1 均方误差、均方根误差与克拉美-罗下界  41-42    3.4.2 圆误差概率  42    3.4.3 几何精度因子  42-43    3.4.4 累计概率分布函数  43    3.4.5 相对定位误差  43-44第四章 大红山铁矿井下人员跟踪定位系统的应用详情及存在的问题  44-54  4.1 大红山铁矿井下人员跟踪定位系统应用详情  44-49    4.1.1 大红山铁矿基本情况介绍  44    4.1.2 大红山铁矿井下人员跟踪定位系统介绍  44-47    4.1.3 大红山铁矿井下人员跟踪定位系统目前的应用现状  47-49  4.2 系统存在的问题  49-54第五章 系统监测报警功能模块的优化  54-73  5.1 报警模块优化方案的确立  54-57    5.1.1 系统目前报警模块所具有的功能及执行情况  54    5.1.2 系统报警模块需要优化的内容  54-55    5.1.3 系统需要扩充的报警功能相关设计  55-57      5.1.3.1 有毒有害气体监测报警  55-56      5.1.3.2 危险区域报警功能  56-57  5.2 短信报警系统的详细设计  57-66    5.2.1 开发短信报警系统运用的相关技术介绍  57-58    5.2.2 短信报警系统开发所需的硬件设备  58-62      5.2.2.1 短信报警系统所选用硬件设备的参数说明  59      5.2.2.2 短信开发控件OCX接口详细介绍  59-62    5.2.3 短信报警系统的短信发送流程  62-63    5.2.4 报警短信发送硬件设备管理及端口设置模块设计  63-64    5.2.5 报警短信发送模块设计  64-65    5.2.6 报警短信待发记录查询模块设计  65    5.2.7 报警短信发送历史记录查询模块设计  65    5.2.8 报警短信接收人员基本信息管理模块设计  65-66  5.3 短信报警系统的实现  66-73    5.3.1 报警短信发送硬件设备管理及端口设置模块的实现  66-67    5.3.2 报警短信发送模块的实现  67-69    5.3.3 报警短信待发记录查询模块的实现  69-71    5.3.4 报警短信发送历史记录查询模块的实现  71    5.3.5 报警短信接收人员基本信息管理模块的实现  71-73第六章 井下人员准确定位的优化  73-80  6.1 系统准确定位优化方案的确立  73-74    6.1.1 目前系统所具有的人员跟踪定位功能  73    6.1.2 系统准确定位需要优化的内容及目标  73-74  6.2 分段准确定位的设计与实现  74-80    6.2.1 实现准确定位所需构建的定位算法  74-77      6.2.1.1 选用的定位算法  74-76      6.2.1.2 人员定位结果数据描述和存储结构的设计  76-77    6.2.2 分段定位所需的硬件设备布置位置及其布置原则  77-78    6.2.3 分段地图的转换及地理信息系统的建立  78-80第七章 系统数据库管理方面的优化  80-87  7.1 系统数据库在存储下井记录方面的优化  80-82    7.1.1 程序设计思路  81    7.1.2 程序设计思路  81-82  7.2 系统数据库人员信息存储数据结构的优化  82-83  7.3 系统显示终端的优化  83-84  7.4 系统对井下人员跟踪定位信息共享的实现过程  84-85  7.5 系统硬件方面的优化改进  85-87第八章 结论和展望  87-90  8.1 结论  87-88  8.2 论文不足及展望  88-90致谢  90-91参考文献  91-94附录 攻读硕士学位期间公开发表的论文目录  94

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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