zigbee进下人员定位考勤终端的设计.pdfVIP

基于 ZigBee 技术的井下人员定位考勤终端的设计报告 一、 课题背景与意义 能源工业是国家经济发展的命脉所在，近年来，随着石油资源的紧张、石 油价格的飙升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。虽然近年来煤炭 工业得到了很大发展，但是矿下塌方、瓦斯泄漏、井下渗水等灾害事故时刻都 在威胁着矿井工作人员的生命安全。井下复杂的地形给矿工撤离和事故抢救带 来了极大的困难。因此，在事故发生之后，快速、准确地报告井下工作人员的 位置和情况，对于救援工作的开展就有着极为重要的意义。 根据必威体育精装版统计数据，我国可用煤炭总储量接近1900亿吨。我国煤炭资源丰 富，煤炭是我国能源结构中的支柱。煤炭安全生产在我国国民经济安全生产中 占有重要的地位。然而，我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，矿井下地质构 造比较复杂，开采安全问题较多，而且自然灾害也频频发生。近年来，我国煤 矿事故仍然较多，个别地区重、特大事故频有发生。据不完全统计，近几年来 中国煤炭产量占世界产量的35％，可事故伤亡人数却占世界伤亡人数的80％。 轻则造成经济损失，重则造成人员伤亡，安全问题己经成为煤矿生产中的关键 问题。不断加强灾害预防、事故救助等措施已成为当务之急。随着国家对煤矿 安全生产工作的日益重视，煤矿现代化管理的需求，矿井人员定位及煤矿安全 监测系统越来越体现出其重要性，实现井下人员定位和各种安全生产要素以及 井下环境参数(如瓦斯、温度、风速等环境指标)的自动采集尤为重要。它们在 煤矿安全生产方面具有举足轻重的作用。国内各采矿企业也纷纷开始研究部署 井下人员安全管理系统。 随着对煤矿安全生产要求的不断提高，开发出可靠有效的人员跟踪定位， 对于改善煤矿安全生产具有很大的现实意义和应用价值。现代化的煤矿安全监 控系统除了实现对环境的监控之外，还应包括对设备和人员的监控，通过监控 系统实现井下人员和设备的管理和调度，提高生产效率和安全性。因此，使用 无线通信技术，建立以无线传感器网络为基础的煤矿监控系统己经成为煤矿安 全生产和现代化管理的需求。 国内有不少企业从事井下人员安全监控系统的研究与开发。这些系统基本 上都是采RFID(Radio Frequency Identification射频识别)技术，工作人员携 带RFID电子标签，通过在矿井进口处以及一些关键通道口使用射频卡读取的方 法对下井人员进行登记记录。但这种系统实际上仅仅是一种考勤记录系统，而 非真正的人员定位跟踪系统。澳大利亚的NL Technologies公司研发了采用 433MHz有源RFID标签跟踪和管理地下作业的矿工和车辆的跟踪管理系统，目前 正在申请本质安全认证，并将在2007年7月底开始在澳大利亚昆士兰州的英伦矿 务(Angle Coal Aus砌ia)安装、实验。该RFID标签通信距离能达到30-50米。但 是这类通信技术远距离传输时通信速率较低，需采用电缆连接，故造价较高， 安装施工不方便。另外基站成本较高，如矿井全覆盖，将极大的提高系统成本。 ZigBee技术是一种新兴的最具代表性的无线传感网络，具有统一技术标准 和低成本、功耗等特点。将ZigBee技术应用于煤矿安全监测，将有效地提高煤 矿安全生产监控管理水平。 二、 基于ZigBee技术的矿井人员定位系统 ZigBee技术是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的一种近距离、低复杂 度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术。它可 嵌入各种设备中，主要适合于承载数据流量较小的业务，其主要目标市场是工 业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本无线通信的应用。虽然前有Bluetooth， 后有UWB，但是Zigbee技术在功耗、成本上有着独特的优越性，逐渐显示了其雄 厚的发展潜力，ZigBee技术无疑将成为未来无线定位应用的上佳选择。 采用ZigBee无线通信技术的人员跟踪定位系统，可以实现井下人员的精确 跟踪定位，同时可以进行考勤和监督管理。不仅在井下发生事故时发挥重要作 用，而且可以用于日常的管理，整合环境监测系统使得功能更加完善，通过网 络可以实现监控终端和井下工作人员的双向通信。监控中心可以广播报警信号 或通知到移动终端，终端设备可以发送异常求救信号到监控中心。更加便于情 况异常时人员的及时撤离和开展营救。在生产管理调度室里，主机实时显示井 下管理人员、技术人员、工作人员的位置和流向，为指挥调度生产作出优化决 策，使生产指挥快捷、准确，提高生产效率。在情况异常或事故发生后，可以 通过主机查询事故发生前各区域，特别是事故发生区域