基于ZigBee技術的礦井人員定位系統(tǒng)的設計

基于ZigBee技術的礦井人員定位系統(tǒng)的設計信息2班----小馬駒----吳小三----閆大受

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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。Zigbee的由來：

在藍牙技術的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)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(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(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，而要求設備成本低；3．要求數(shù)據(jù)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(wǎng)絡覆蓋；（礦井巷道），7．現(xiàn)有移動網(wǎng)絡的覆蓋盲區(qū)（礦區(qū)地下通信）；8．使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡進行低數(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)域移動目標的定位應用Zigbee是什么：

Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺，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)絡數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡的一個基站，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，它們之間可以進行相互通信；每個網(wǎng)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(jù)發(fā)射功率的大小和應用環(huán)境而定）；另外整個Zigbee網(wǎng)絡還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡連接。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。Zigbee和現(xiàn)有移動網(wǎng)（GPRS，CDMA-1X）的比較：

1．無網(wǎng)絡使用費：使用移動網(wǎng)需要長期支付網(wǎng)絡使用費，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．設備投入低：使用移動網(wǎng)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(wǎng)絡，不僅Zigbee網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)有移動網(wǎng)主要是為手機通信而設計的，盡管CDMA-1X和GPRS可以進行數(shù)據(jù)通信，但實踐發(fā)現(xiàn)，不僅通信數(shù)率比設計速率低很多，而且數(shù)據(jù)通信的可靠信也存在一定的問題。而Zigbee網(wǎng)絡則是專門為控制數(shù)據(jù)的傳輸而設計的，因而控制數(shù)據(jù)的傳輸具有相當?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)絡節(jié)點，以及其它非Zigbee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)絡可以是星型，樹狀，網(wǎng)狀及其共同組成的復合網(wǎng)結(jié)構(gòu)）再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)與遠端的計算機相連，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(wǎng)絡進行盲區(qū)覆蓋不僅經(jīng)濟有效，而且往往是現(xiàn)在唯一可行手段。zigbee網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：

從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上看，zigbee網(wǎng)絡有星形，樹形，網(wǎng)狀3種模式，按照網(wǎng)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(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