基于ZigBee技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)
出處:maychang 發(fā)布于:2011-09-07 15:44:49
1 建立定位網(wǎng)絡
?。?)根據(jù)現(xiàn)場實際需要,沿坑道每隔200米距離(與井下電源接口位置一致),工作面距離則可降低為50米在坑道適當位置(例如頂部)設置一個Zigbee網(wǎng)絡模塊(可采用電池驅(qū)動或使用其他電源),同時在其他需要定位和網(wǎng)絡連接的地方,也安置相應的Zigbee網(wǎng)絡模塊;為了避免井下環(huán)境對無線信號的干擾,所有無線網(wǎng)絡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式,而且,每個模塊都有接收信號強弱指示功能(RSSI)。
(2)所安置的網(wǎng)絡模塊將自動組成一個Zigbee通信網(wǎng)絡,在布置網(wǎng)絡模塊的位置時,注意應使每個模塊至少可與兩個以上的模塊進行通信,即避免“單線通信聯(lián)系”,以保證Zigbee 網(wǎng)絡通信的可靠性。這個通信網(wǎng)絡實際就是一個定位網(wǎng)絡,每一個網(wǎng)絡節(jié)點就是一個定位點,只不過比起使用RFID來定位的方法,我們的網(wǎng)絡節(jié)點還可通過讀取移動目標的信號強度,來確定移動目標的位置信息。另外,Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點體積要小得多,而且網(wǎng)絡節(jié)點之間的通信,不一定要使用額外的光纖或通信電纜來進行連接。
2 移動目標的無線身份卡模塊
?。?)每一個需要定位的移動目標(例如礦工),都需要隨身攜帶一個無線身份卡模塊,或固定在安全帽上的一個扣式電池驅(qū)動的全封閉的模塊約(50 x 40 x 8 mm)大小,每個模塊的發(fā)射功率小于1/1000瓦。 建議使用我們的簡化了功能的SC8836A,或低成本的SC8836A模塊。
(2)為了增加電池使用壽命,無線身份模塊每隔5 -- 30 秒發(fā)射一個身份碼信號。為了避免井下環(huán)境對無線信號的干擾,所有無線身份卡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式;同時,在緊急情況時,還可以通過卡上的按鈕,隨時發(fā)出緊急求救信息。
?。?)該無線身份模塊還可與瓦斯探測等傳感器相連,這樣,不僅可以根據(jù)需要,機動靈活的在不同位置(特別是采掘面)采集各種安全生產(chǎn)所需的信息(例如瓦斯?jié)舛?,風壓風速等),同時自動地將采集點的位置信息和相關(guān)信息傳給監(jiān)控中心。這種瓦斯采集點可以安放在采掘面的某個固定位置,并隨采掘面的移動而移動,也可讓瓦斯安檢人員隨設攜帶,十分方便。當瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r,該無線模塊可以立即通過Zigbee網(wǎng)絡,將濃度信息,位置信息和報警信號傳往監(jiān)控中心,必要時,將同時啟動其它聯(lián)動的應急設備;
?。?)調(diào)整無線定位身份卡模塊的發(fā)射功率,使其至少能夠與一個定位節(jié)點模塊通信。
3 移動目標位置的確定
(1)當只有一個定位節(jié)點收到某個移動身份卡的信號時,這個定位點的位置就是這個移動目標的位置;
(2)當有兩個定位節(jié)點同時收到某個移動身份卡的信號時,這兩個定位點之間的中間位置,就是該移動目標的位置;
?。?)當利用信號強度改進定位時,某個定位節(jié)點接收到的某個移動身份卡的信號強弱,還可用來決定該移動目標距離這個定位節(jié)點遠近,信號越強,則離開這個定位節(jié)點越近,信號強度與到該定位點距離的函數(shù)關(guān)系,可以通過預先的簡單實際測量獲得。當有兩個定位節(jié)點同時接收到某一個移動目標的信號時,我們就可以確定,移動目標必定位于這兩個定位節(jié)點之間的某處,其具體的位置,可以利用這兩個定位點所接收到的該移動目標信號強度的具體值,通過簡單計算和現(xiàn)場實測校正來得到。
值得注意的是,在環(huán)境較為復雜的地方,特別是定位區(qū)域并非線狀的地方,例如某些作業(yè)面,我們需要通過增加定位節(jié)點數(shù)量的方法來提高定位。
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