[优秀论文]基于ZigBee的井下人员管理系统的设计.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
基于ZigBee的井下人员管理系统的设计
姓名:孙妍
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术与仪器
指导教师:陶正苏
20090101
上海交通大学硕士学位论文摘要
基于 ZigBee 的井下人员管理系统的设计
摘要
近年来,煤炭工业得到了很大发展,但是矿下塌方、瓦斯泄漏、井下
渗水等灾害事故时刻都在威胁矿井工作人员的生命安全。井下复杂的地形
给矿工撤离和事故抢救带来了极大的困难。在事故发生之后,快速、准确
地报告井下工作人员的位置和情况,对于救援工作的开展就有着极为重要
的意义。
无线传感器网络是集无线通信、数据采集和信息处理功能于一体的新
型分布式自组织数据采集网络。将无线传感器网络应用于煤矿安全监测
和人员定位,将有效地提高煤矿安全生产监控和管理水平。ZigBee 技术
具有低功耗、通信可靠、网络的自组织、自愈能力强以及成本低廉等特
点,非常适合应用于监测环境复杂、要求低成本和低功耗的煤矿无线传
感器网络。[0]
本文通过对定位技术的比较,结合煤矿井下的实际环境和定位要求,
选择了基于 RSSI 的定位技术作为系统依托。针对井下或室内环境的特点
提出了一种基于无线传感器网络的室内高精度定位算法,该算法定位精
度很高,而且设备要求低。在井下多干扰源和电磁信号衰减较快环境中,
为了能跟踪运动目标,又提出了一种快速定位算法。实验证明,该算法
可以在网络连通度较低的情况下有效跟踪运动实体,具有一定实用价值。
II
上海交通大学硕士学位论文摘要
最后提出了一个针对井下环境的定位管理系统的设计方案。该方案采
用 ZigBee 无线网络技术,提供了具体的布点方式。并提出了将有线网络
和无线网络进行集成的网络方案。整个定位管理系统包括定位、传输、
监控软件三大部分。详细介绍了 Zigbee 网络各类设备的工作流程,包括
定位策略,定位过程,环境数据采集,无线数据通信和串口通讯。在监
控计算机软件部分,介绍了井下定位、人员考勤、寻呼、报警、安全监
测等功能。本系统不仅在发生事故时可以准确定位,还可用于日常的管
理,满足了工矿企业的实际需求,有较高的实用价值。

关键词:煤矿,无线传感器网络,ZigBee,RSSI,定位,管理系统

III
上海交通大学硕士学位论文 Abstratct
THE DESIGN OF PERSONNEL MANAGEMENT
SYSTEM FOR COAL MINERS BASED ON ZIGBEE
Abstract
In the recent years, the coal industry has acquired marvelous development.
Howerver, miners’ safety are often threated by disasters, like mine collapse,
gas leakage and water seepage. It is much difficult to evacute the miners or to
rescue the wounderd when the rescures have to face plicate
undergrand terrain. or will be essful if the rescures can be informed
of the accuarate position of the miners who are in danger after the accident as
soon as possible.
The wireless work (WSN), is a new type of self-managed data
work, that integrates the ability of munication, data
collection and information disposal. The production safety can be ensured
and the daily management of miners and assets can be improved when WSN
puts into applications of safety control and localization in the mine. ZigBee is
is a typical WSN protocol that has a lot of unique ide