基于ZigBee技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于基于ZigBeeZigBee技術(shù)的礦井人員定技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)的設(shè)計位系統(tǒng)的設(shè)計信息2班-小馬駒 -吳小三 -閆大受名稱來源： 蜜蜂的八字舞蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。Zigbee的由來： 在藍(lán)牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動化控制和遙測遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，.而工業(yè)自動化對無線通信的需求越來越強烈。正因此，經(jīng)過人們長期努力，Zigbee協(xié)議

2、在2003年中通過后，于2004正式問世了。 通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無線傳輸： 1 需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點多； 2 要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低； 3 要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高； 4 設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊； 5 電池供電； 6 地形復(fù)雜監(jiān)測點多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；（礦井巷道）， 7 現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)（礦區(qū)地下通信）； 8 使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)。 9 使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標(biāo)的定位應(yīng)用 Zigbee是什么： Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊

3、組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里（實際傳輸距離根據(jù)發(fā)射功率的大小和應(yīng)用環(huán)境而定）；另外整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在礦大監(jiān)控南京的一個Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。Zigbee 和現(xiàn)有移動網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）的比較： 1 無網(wǎng)絡(luò)使用費：使用移動網(wǎng)需要長期支付網(wǎng)絡(luò)使用費，而且是按節(jié)點終端的數(shù)量計算的，而Zigbee沒有這筆費用； 2 設(shè)備投入

4、低：使用移動網(wǎng)需要購買移動終端設(shè)備，每個終端的價格在人民幣1000元上下，而使用Zigbee 網(wǎng)絡(luò)，不僅Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊（相當(dāng)于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點（相當(dāng)于手機）的價格還要低得多； 3 通信更可靠：由于現(xiàn)有移動網(wǎng)主要是為手機通信而設(shè)計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但實踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信數(shù)率比設(shè)計速率低很多，而且數(shù)據(jù)通信的可靠信也存在一定的問題。而Zigbee網(wǎng)絡(luò)則是專門為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設(shè)計的，因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當(dāng)?shù)谋ＷC。 4 高度的靈活性和低成本：首先，通過使用覆蓋距離不同，功能不同的Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以及其它非Z

5、igbee系統(tǒng)的低成本的無線收發(fā)模塊，建立起一個Zigbee局部自動化控制網(wǎng)，（這個網(wǎng)絡(luò)可以是星型，樹狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復(fù)合網(wǎng)結(jié)構(gòu)）再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計算機相連，從而實現(xiàn)低成本，高效率的工業(yè)自動化遙測遙控； 5 比起現(xiàn)有的移動網(wǎng)來，盡管Zigbee僅僅只是一個局域網(wǎng)，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現(xiàn)有的移動網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其它通信網(wǎng)絡(luò)相連接，將許多Zigbee局域網(wǎng)相互連成為一個整體。有效的解決移動網(wǎng)的盲區(qū)覆蓋問題：我們知道，現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)在許多地方存在盲區(qū)，特別是鐵路，公路，油田，礦山等野外，更是如此。而增加一個移動基站或直放站的費用是相當(dāng)可觀的，此時使用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行盲區(qū)覆蓋不僅

6、經(jīng)濟(jì)有效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，zigbee網(wǎng)絡(luò)有星形，樹形，網(wǎng)狀3種模式，按照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點功能劃分可分為終端節(jié)點(ep)、路由器節(jié)點(rp)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(cp)3種2。其組織結(jié)構(gòu)如圖1示。 星型 簇型 網(wǎng)狀 實現(xiàn)的功能： 實時統(tǒng)計考勤與井下人車查詢功能，主要包括人員以及車輛的下井統(tǒng)計與報告、位置報告、工作時間報，實現(xiàn)人員定位。 一， ZigBee設(shè)備在煤礦井下的組網(wǎng)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微型ZigBee傳感器節(jié)點(即ZigBee RFD全功能設(shè)備節(jié)點)、ZigBee

7、FFD精簡功能設(shè)備節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(協(xié)調(diào)器節(jié)點)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。RFD節(jié)點和FFD節(jié)點完成數(shù)據(jù)采集和多跳中繼傳輸，網(wǎng)關(guān)節(jié)點完成無線和有線信號的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)以太網(wǎng)接入二：井下人員定位原理在系統(tǒng)工作時，需要井下人員佩帶系統(tǒng)的RFD節(jié)點模塊，該模塊定時發(fā)出通信協(xié)議包，該數(shù)據(jù)包為一種握手信息，并由置于井下通道壁上的最近的FFD節(jié)點模塊接收，根據(jù)通信協(xié)議包中設(shè)置的無線信號參數(shù)的強度判斷其位置。FFD模塊根據(jù)表驅(qū)動路由算法選擇最優(yōu)的通信路徑，通過其它的FFD模塊以多跳通信的方式或直接把數(shù)據(jù)包傳到ZigBee協(xié)調(diào)器，再傳人以太網(wǎng)，即通過基于ZigBee技術(shù)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)實時地傳輸?shù)紺MC，從而實現(xiàn)集中控制管理，達(dá)到實時判知人員位置的目的。誤差：當(dāng)然，系統(tǒng)所確定的是井下人員的大致位置，存在一定的誤藏。位置判斷的精度取決于ZigBee節(jié)點分布的密度，可根據(jù)現(xiàn)場情況決定。三：管理軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1：系統(tǒng)主界面2：井下檢測模塊3：實時