矿井人员定位系统研究

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1、矿井人员定位系统研究李鹏山煤电集团东曲矿摘要：对无线传感网络ZigBee技术进行了介绍，建立了基于ZigBee技术煤矿井下人员定位系统，分别对系统的硬件及软件系统进行了设计。该套系统具有信息容量大、功耗及成本低等特点，不仅能实现人贝定位的功能，同时可进行考勤管理及突发事件的预警功能。关键词：人员定位;7igBee;以太网;安全生产;作者简介：李鹏（1986一），男，毕业于阳泉职业技术学院，机械技术员，现从事矿山机电机械方面技术工作。收稿日期：2017-05-22ResearchonMinePersonnelPositi

2、oningDystemLiPengDongquMine，XishanCoalandElectricityGroup;Abstract：ThispaperintroducestheZigBeewirelesssensornetworktechnology,theestablishmentoftheundergroundpersonnelpositioningsystemincoalminebasedonZigBeetechnology,respectivelyonthesystemhardwareandsoftwares

3、ystemaredesigned,thesystemhaslargeinformationcapacity,lowpowerconsumptionandcost,notonlycanrealizethepersonnelpositioningfunction,warningfunctionandattendancemanagementandunexpectedevents.Keyword：personnelpositioning;ZigBee;Ethernet;productionsafety;Received：201

4、7—05—22引言目前，我国煤炭生产基本都是在地下进行，而且很多的矿井已经进入了深井开采，环境恶劣，安全系数低，矿难事故频发，因此人员的安全问题尤为突出。很久前，国外就有人开始研究井下监测系统，主要是利用红外探测系统，但是此系统探测信号吋直线传播，在探测吋不能够有遮挡物，局限性太大。利用PFTD技术开发的一种煤矿井下人员探测系统，在工人的安全帽上装有工人信息的无源信标，巷道顶板安装能识别工人信息的天线，但此系统的漏检度高，精度差。PFD矿上安全监控系统使用的是超低频信号，该信号具有很强的穿透力，但需相应配套的天线数量巨

5、大，设备造价高、能量消耗大、占地面积大、铺设维护困难等缺陷困扰此课题的进行［1-2］o煤矿井下人员定位系统研宄在我国起步较晚，最初通信是通过井下电缆将各个巷道通信电缆链接，然后传输到地面的监控系统。但该系统路线铺设复杂，往往要随着巷道的方向进行路线铺设，线路要进行修改并不方便，整体维护费用高且不方便。随后出现电磁泄露技术，此系统结合了有线和无线两种通信方式，但是这种系统的的抗干扰能力比较差，而煤矿井下所处的环境复杂，整体适应能力并不是很好。该技术已经在我国一些矿井进行使用，但是该技术FI前没有统一的技术标准，因而其推广

6、及应用受到很大限制。基于上述系统的不足及安全生产目标的要求，无线传输技术应运而生，该项技术具有信息容量大、能耗低及灵活的特点，其中ZigBee技术为矿井人员定位系统提供了新研宄方向。1基于ZigBee技术煤矿井下人员定位系统无线传感网络是由传感器组成的无线传输网络系统，传感器造价低廉，其节点由计算、存储、传感器及无线通信等单元所组成。无线传感网络具有节点体积小、数量大、通信半径小、网络动态性强等特点。1.1ZigBee技术简介ZigBee技术是无线传感网络技术屮的一种，主要用于控制信息的传输，具有相对较小的数据量、较低

7、的耗电量，因而适用于以电池作为电源的供电系统中。ZigBee技术具有安全及可靠性高、成本及功耗低、网络容量大、数据传输速率低等技术特点。ZigBee网络可分为Star型、Tree型和Mesh型三种拓扑结构,其中Mesh拓朴网络复杂但系统最稳定，而Star型拓扑虽然简单但其稳定性最差，当屮心点出现问题整个网络将陷于瘫痪，因而本文屮选用ZigBee系统屮的Mesh网络拓扑［3］。1.2系统功能需求煤矿井下煤尘多，瓦斯高，有积水，作业环境恶劣，其中的安全隐患很多。当安全事故发生的吋候，地面的工作人员很难准确知道井下人员的位置

8、，从而延误丫最佳的救援时机，最终带来不可逆转的巨大损失。因此，新的监测监控系统在集合传统监控系统功能的基础上同时实现对井下工作人员每时每刻的定位功能。该系统具有对井下作业人员的实时定位功能、对井下作业人员的下井考勤功能、还有对井下作业人员轨迹的查询功能、通信功能、环境监测功能、巷道及工作面视频监控功能及数据管理功能。1.3系统总体