井下人员WIFI定位系统及其在煤矿安全生产中的应用选读.docx

《矿山信息化概论》课程论文《井下人员WIFI定位系统及其在煤矿安全生产中的应用》班级： 计算机科学与技术专业14级2班 学号：311409010224 姓名：王春杰 日期： 2016年10月16日 井下人员WIFI定位系统及其在煤矿安全生产中的应用计算机学院 王春杰 311409010224摘要：本文介绍了基于WiFi技术，针对矿井产业安全生产的特点，设计出的井下人员定位系统。WIFI无线通信技术是计算机技术和通信技术相互发展得到的产物，与RFID、ZigBee、UWB等无线通信技术线相比较，其在矿井人员定位中具有更大的优势。通过介绍WIFI通信技术的原理、人员定位系统的基本原理与组成、系统实现，进而实现井下人员WIFI定位系统在煤矿日常安全生产中的一些具体应用，从而确保煤矿生产安全进行，保障井下人员的生命安全，提高煤矿生产效率和安全水平。关键字： WIFI技术 矿井人员定位系统 矿井安全 应用 1引言中国是一个煤炭大国，煤炭是推动经济发展的主要化石能源，煤炭的开采往往是在深达百米的地下进行，由于地质情况复杂，在煤矿开采过程中往往存在很大的不确定的危险，矿井下的矿工是矿井事故的最大受害者，矿井事故每年给中国带来巨大的人员和财产损失。能够准确地定位井下人员的具体位置信息，无论是在矿工的日常工作过程中，还是矿井事故的人员救援过程中都发挥着重大的作用。基于WIFI技术而研发的井下人员定位系统能够克服矿井下恶劣的环境条件，准确地定位矿井中矿工的具体位置，能够事实监测人员的位置的数据变化情况。对有效保证煤矿的安全生产，促进煤矿安全质量标准化管理工作具有十分重要的意义。2 WIFI定位技术WIFI技术是一种利用IEEE规格为802.11a/b/g进行定位的一种无线通信技术，其工作在2.4GHz频段上。WIFI技术传输信号时，传输速率会根据周围环境的情况进行相应的调整，起到了保障了网络的可靠性和稳定性的作用。WIFI技术主要有以下几个优点：①覆盖范围广。在开阔的区域，WIFI信号的覆盖范围在300米左右；在较为封闭的状况下，WIFI信号的覆盖范围最大能够达到100米左右。②组网方便。WIFI网络的构建不需要铺设电缆，方便和现有的有线以太网整合到一起，实现方式非常简单易行，普及性较强。③工作效率高。WIFI技术在对数据进行交换和分组是采用计算机网络中的TCP/IP协议，在网络上的工作效率很高。相较于正在发展的几种用于井下人员定位系统的无线通信技术，如ZigBee、UMW等，在实时性、准确性和传输质量上都很占优势。表1列出了WIFI技术与其它无线传输技术的不同之处。随着WIFI技术的不断发展，基于WIFI的井下人员定位系统也会得到更加完善的发展，会表现出更强大的功能性与实用性。表1四种无线网络技术比较RFIDZigBeeWIFIUWB成本较低最低较高最高有效距离100m10-75m100m30m定位效果2D2D2D3D协议标准RS232、TTL电平232802.15.4802.11a/b/g_速率2Mbps20/40/250kbps5.5/11Mbps40-600Mbps定位精度10-30m10-75m10m0.15-0.30m3 WIFI定位系统的组成及工作原理3.1系统组成基于WIFI的井下人员定位系统由地上监管部分和井下布置部分两大部分构成。根据各个矿井内部的具体情况，在矿井巷道的进出口、交叉路口、工作面、出入井口等所有人员可能经过的地方安装WIFI基站，在重要的位置和人员流动较少的地方加大WIFI基站的安装数量，确保矿井内部没有WIFI覆盖盲区。矿井内的所有WIFI基站在一起形成一个无线局域网络，并对WIFI基站的地理坐标进行设置，图1 WIFI定位系统示意图所有人员在下井工作时均携带专制的WIFI接受设备，每个人员的WIFI接受设备记录了他们各自的身份信息，当下井人员到达井下定位基站的监测范围之后，他们的WIFI设备会发出信号，通过WIFI基站构成的局域网传输到地面上的监测系统。地面监测系统根据接收到WIFI信号的强弱计算出此时此刻井下人员的具体位置，实现可视化时时监测。安装了定位服务器的软件系统的监控管理中心，主要实现实时数据分析处理，对井下人员的个人信息进行分析管理。通过控制中心的电子地图监视并及时显示各个现场人员的位置，实时监控的数据同时存入数据库，监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询人员的实时位置信息、报警信息以及在某段时间内的位移信息，同时也可以经过路由器接入Internet，能够使上级主管部门通过互联网实现监管。3.2工作原理井下每个工作人员携带WIFI设备，WIFI设备每隔一段时间向WIFI基站主动发射信号，发射的周期可由用户根据自己的实际情况进行设置。