基于ZigBee技术的矿井人员无线定位安全系统.ppt

定位的概念与计算： 定位的管理： 1、车载GPS导航设备原理 * * 基于ZigBee技术的矿井人员 无线定位安全系统 项目名称：基于ZigBee技术的矿井人员 单 位 ： 负责人： 无线定位安全系统 一、项目的意义和必要性 （项目研究的重要性和紧迫性，国内外同类研究进展情况， 本项目对安全生产重大事故防治的作用和意义） 1、项目概述 本项目为电子信息领域内的一项新技术发明，具体说为软件开发产品。以先进的ZigBee为基础,自主创新开发了一种新的无线网络通信技术平台，建立一套全新的矿井人员定位安全系统。该系统基于RSSI、数字滤波、非线性拟合等技术，结合自主开发的无线通信协议及阵列式的定位算法, 设计一套定位精度高、实时性强、功能完善的矿井人员定位安全系统。其组成包括自行研发的嵌入式通信系统、基于ARM处理器的嵌入式Linux系统、定位系统服务器、定位数据库服务器、定位系统B/S客户端等。 ZigBee技术是一种新兴的无线个域网标准协议，由于具有低成本、低功耗、数据传输速率高及低复杂度等特点，被视作组建无线传感器网络的理想平台，越来越广泛地应用于工业、农业、军事、环境、医疗等领域。基于Zigbee技术组网灵活，易于设计便携移动联网设备，将其应用于矿井人员监测，可以实时、精确的获得井下人员定位信息，解决现有技术存在的漏检高、非实时数据统计等问题，为安全生产和紧急救援提供更准确、可靠的信息。 本项目初期依托ZigBee系统进行研发，但现有ZigBee技术应用在井下人员定位尚有若干不足之处。因此本项目采用了自主创新的井下无线通信技术，针对矿井人员定位系统中软、硬件开发和数据处理环节进行研究与设计。 本项目系统的突出特点是实现了真正意义上的井下人员实时定位，并依靠创新技术自身的特点，彻底消除了人员漏检现象。充分考虑了矿井结构特点、提出基于井下路径拓扑、数字滤波、非线性拟合的阵列式定位算法。运算量小、定位准确，实现井下人员动态分布显示和双向数据信号传输，并通过自主创新设计的3D电子矿图进行全息显示，作为人员定位的基准，在矿难发生时井上、井下安全垂直救援、井下环境作业等方面具有重大现实意义。 该系统具有实时跟踪定位功能、矿用安全综合监控功能，语音广播功能，报警短信收发功能，系统用于在煤矿井下险情发生时能为抢险救援提供准确的井下人员位置、现场动态数据，人员求救信息和语音广播指令，提供井下受困人员情况为抢险救援现场分析、决策提供紧急预案；在抢险救援时配有系统手持搜救仪，正常工况时系统可协助矿井日常生产作业管理，提高煤矿生产自动化管理水平。 通过本系统输入煤矿开采数据图可自动生成井下3D电子地图。可以实时获得井下每个工作人员当前所处的具体位置，定位精度4米。通过对该定位数据的存储、统计，可以生成当前井下人数、人员定位功能、人员入、出井时刻、人员活动路线等多种汇总信息报表，以便于生产管理。与现有人员管理系统相比，本系统的突出优势为实时定位、轨迹回放，还包含现有人员管理系统的管理功能、考勤功能、区域统计定位和传统的门禁式记录系统等一切基本功能。采用B/S的设计模式，煤矿集团的管理人员可以通过任意一台接入到Internet的电脑，使用浏览器可实时的监控到集团所属各煤矿井下人员的活动情况及井下环境监测数据等管理信息。 2、国内外发展现状及发展趋势 目前，国内外应用最为广泛的是采用RFID（射频识别）技术的井下人员管理系统。该类系统一般在矿井巷道各出、入口安装若干读头，即读卡器，矿工携带射频标签经过该区域时，即会被读头记录。系统根据读头记录的数据统计生成某区域进入了多少矿工数目、某矿工何时出入某巷道等信息表。 可以看出，该类系统实际上是一种考勤记录系统，没有定位数值。并非是人员定位功能。对人员位置的确定只能依靠经过某个读头，来判断其是否在某个区域之内，人员一旦走出读头有效区域（10米），即与系统失去联系，再也无法实时获得其位置信息。另外，由于RFID技术存在信号碰撞问题，即读头无法并发识别大量射频标签，这极易造成对入井人员的漏检，不但影响日常的生产统计、调度，当有险情发生时，难以确认井下具体人数和有效的救援。 基于RFID技术的井下人员定位技术至今已经发展到第三代。第一代产品技术尚未稳定，读头不能准确无误的识别射频标签，已退出市场；第二代产品做到了单个读头能稳定的识别射频标签，但多个读头联网工作时延迟大，读头数量受限识别距离在10米之内；目前众多厂商正在积极研发第三代产品，改进之处包括使用有源标签代替无源标签以增加通信距离，改进信号防碰撞算法，增强联网性能等。但统观这三代产品，均未改变其仅作为人员管理、考勤系统的本质，即使第三代产品，采用这种RFID技术也无法解决对井下人