3、基于ZigBee技術(shù)的井下人員定位

　　結(jié)合煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)的特殊性和要求，采用基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)巷道內(nèi)人員定位。通過(guò)基于ZigBee的無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)將人員位置參數(shù)實(shí)時(shí)地傳輸?shù)矫旱V井下救援系統(tǒng)，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在危險(xiǎn)情況下及時(shí)報(bào)警并及時(shí)通知井下作業(yè)人員;事故發(fā)生后，可以輔助快速制定救援方案，減少人員的傷亡。

　　3.1硬件環(huán)境

　　實(shí)現(xiàn)基于無(wú)線定位技術(shù)的井下人員定位，需要使用高性能的微型計(jì)算機(jī)，并且采用雙顯示器和雙硬盤，CPU主頻不低于26GHz內(nèi)存不小于512M，硬盤不小于120G，顯示器不低于19英寸，圖形顯示卡顯存不低于256M并且支持雙屏幕顯示以及CD-RW或磁帶機(jī)，也可以采用專業(yè)圖形工作站(要求雙顯示器和雙硬盤)。飛思卡爾公司的24GHzMC13192射頻收發(fā)器，數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。

　　3.2軟件環(huán)境

　　定位系統(tǒng)在MicrosoftWindows2000Server操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)，采用的開發(fā)工具是VB.net選用MapX5.0和MapinfoProfessional7.5完成系統(tǒng)的G1S部分的開發(fā)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。飛思卡爾公司的MC13192+GT60開發(fā)套件工具。

　　3.3數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的組成

　　定位系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)主要由ZigBee無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)Ethernet(IEEE802.3)有線網(wǎng)絡(luò)組成。網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋整個(gè)巷道，前端構(gòu)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸，后端由Ethernet構(gòu)成主要的數(shù)據(jù)傳輸骨干通道。

　　由于井下巷道內(nèi)對(duì)有線的電力供應(yīng)有嚴(yán)格限制，ZigBee器件由電池供電，一節(jié)電池至少能夠使用6個(gè)月，符合其低功耗的特點(diǎn)。Etherne側(cè)絡(luò)在巷道內(nèi)的部分也將由高容量的電池驅(qū)動(dòng)，其中的電池管理和更換，應(yīng)當(dāng)由專門制定的政策(Policy)來(lái)控制和監(jiān)管，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　為保證ZigBee網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和可靠性，在長(zhǎng)型的巷道中將由數(shù)個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)所覆蓋，每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋一定的范圍(具體覆蓋的范圍由現(xiàn)場(chǎng)狀況決定，約每300m為一個(gè)ZigBee子網(wǎng))。各個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間可由兩種方法進(jìn)行區(qū)分:網(wǎng)絡(luò)ID和頻段(Channel)。

　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)分為井上和井下兩個(gè)部分，井上部分是煤礦井下救援系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，井下部分是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。

　　3.4井下人員定位

　　井下人員定位的過(guò)程如下:井下人員佩帶系統(tǒng)的ZigBee定位模塊，此模塊定時(shí)發(fā)出存在信息，由分布于巷道中的路由節(jié)點(diǎn)接收，并根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度判斷其位置。井下人員的位置相關(guān)信息井路由節(jié)點(diǎn)或若干路由節(jié)點(diǎn)跳傳)傳至接入節(jié)點(diǎn)，再由接入節(jié)點(diǎn)傳入以太網(wǎng)，即通過(guò)基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)矫旱V井下救援系統(tǒng)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)判知人員位置的目的。

　　井下人員定位系統(tǒng)組成示意圖如圖4所示。其中的主要組成部件為: