基于ZigBee技術的礦井人員定位系統(tǒng)的設計

1、基于基于ZigBeeZigBee技術的礦井人員定技術的礦井人員定位系統(tǒng)的設計位系統(tǒng)的設計信息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成了群體中的通信網絡。Zigbee的由來： 在藍牙技術的使用過程中，人們發(fā)現藍牙技術盡管有許多優(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域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，組網規(guī)模太小太復雜，功耗大，距離近，組網規(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，經過人們長期努力，Zigbee協議

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用，就可以考慮采用Zigbee技術做無線傳輸： 1 需要數據采集或監(jiān)控的網點多； 2 要求傳輸的數據量不大，而要求設備成本低； 3 要求數據傳輸可性高，安全性高； 4 設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊； 5 電池供電； 6 地形復雜監(jiān)測點多，需要較大的網絡覆蓋；（礦井巷道）， 7 現有移動網絡的覆蓋盲區(qū)（礦區(qū)地下通信）； 8 使用現存移動網絡進行低數據量傳輸的遙測遙控系統(tǒng)。 9 使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標的定位應用 Zigbee是什么： Zigbee是一個由可多到65000個無線數傳模塊

3、組成的一個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信的CDMA網或GSM網，每一個Zigbee網絡數傳模塊類似移動網絡的一個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信；每個網絡節(jié)點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里（實際傳輸距離根據發(fā)射功率的大小和應用環(huán)境而定）；另外整個Zigbee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如，你可以通過互聯網在礦大監(jiān)控南京的一個Zigbee控制網絡。Zigbee 和現有移動網（GPRS，CDMA-1X）的比較： 1 無網絡使用費：使用移動網需要長期支付網絡使用費，而且是按節(jié)點終端的數量計算的，而Zigbee沒有這筆費用； 2 設備投入

4、低：使用移動網需要購買移動終端設備，每個終端的價格在人民幣1000元上下，而使用Zigbee 網絡，不僅Zigbee網絡節(jié)點模塊（相當于基站）費用每只人民幣不到1000元，而且，主要使用的網絡子節(jié)點（相當于手機）的價格還要低得多； 3 通信更可靠：由于現有移動網主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進行數據通信，但實踐發(fā)現，不僅通信數率比設計速率低很多，而且數據通信的可靠信也存在一定的問題。而Zigbee網絡則是專門為控制數據的傳輸而設計的，因而控制數據的傳輸具有相當的保證。 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網絡節(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，（這個網絡可以是星型，樹狀，網狀及其共同組成的復合網結構）再通過互聯網或移動網與遠端的計算機相連，從而實現低成本，高效率的工業(yè)自動化遙測遙控； 5 比起現有的移動網來，盡管Zigbee僅僅只是一個局域網，覆蓋區(qū)域有限，但它卻可以與現有的移動網，互聯網和其它通信網絡相連接，將許多Zigbee局域網相互連成為一個整體。有效的解決移動網的盲區(qū)覆蓋問題：我們知道，現有移動網絡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可觀的，此時使用Zigbee網絡進行盲區(qū)覆蓋不僅

6、經濟有效，而且往往是現在唯一可行手段。zigbee網絡結構：從網絡結構上看，zigbee網絡有星形，樹形，網狀3種模式，按照網絡節(jié)點功能劃分可分為終端節(jié)點(ep)、路由器節(jié)點(rp)和協調器節(jié)點(cp)3種2。其組織結構如圖1示。 星型 簇型 網狀 實現的功能： 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，實現人員定位。 一， ZigBee設備在煤礦井下的組網ZigBee無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的微型ZigBee傳感器節(jié)點(即ZigBee RFD全功能設備節(jié)點)、ZigBee

7、FFD精簡功能設備節(jié)點和網關節(jié)點(協調器節(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絡系統(tǒng)。RFD節(jié)點和FFD節(jié)點完成數據采集和多跳中繼傳輸，網關節(jié)點完成無線和有線信號的轉換，實現以太網接入二：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)出通信協議包，該數據包為一種握手信息，并由置于井下通道壁上的最近的FFD節(jié)點模塊接收，根據通信協議包中設置的無線信號參數的強度判斷其位置。FFD模塊根據表驅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據包傳到ZigBee協調器，再傳人以太網，即通過基于ZigBee技術的無線自組織網絡實時地傳輸到CMC，從而實現集中控制管理，達到實時判知人員位置的目的。誤差：當然，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，可根據現場情況決定。三：管理軟件系統(tǒng)結構1：系統(tǒng)主界面2：井下檢測模塊3：實時