- 威控科技ZigBee無線傳感器網絡在井下救援系統(tǒng)中的應用
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2011/2/18
一、引言
近年來，隨著對煤炭需求的高速增長，煤炭工業(yè)也得到很大發(fā)展，但是煤礦重大、特大事故時有發(fā)生，仍未實現對災害事故的有效控制。事故發(fā)生后，準確判定井下生產作業(yè)人員的受困位置、遇險人員撤退路線、井下的環(huán)境監(jiān)測情況以及及時準確地制定救援方案，這對事故的救援是十分重要的。北京威控科技煤礦井下救援系統(tǒng)一基于ZigBee技術的井下人員無線定位系統(tǒng)，就是在此背景下進行研究與開發(fā)的。
二、ZigBee技術
ZigBee是一種采用成熟無線通訊技術的全球統(tǒng)一標準的開放的無線傳感器網絡。ZigBee最顯著的技術特點是它的低功耗和低成本，由于采用較低的數據傳輸率，較低的工作頻段和容量更小的Stack并且將設備的ZigBee模塊在未使用的情況下進入休眠狀態(tài)從整體上降低其功耗，而且相對于其他無線傳輸方式，采用無線ZigBee技術不收取任何費用。低功耗、低成本是ZigBee技術的優(yōu)勢，而這些恰好適用于煤礦井下巷道多曲折、多風門等結構特點，電源供電限制嚴格、煤炭行業(yè)資金短缺等特點。盡管它有著較低數據傳輸率，但是這一傳輸速度仍能夠滿足井下人員定位系統(tǒng)的需求。
三、ZigBee無線傳感器網絡
無線傳感器網絡是基于4G第四代無線通信技術，3A自適應天線陣，及分布式網格計算技術，融合了傳統(tǒng)傳感與監(jiān)測技術的下一代網絡（NGN）。在無線傳感器網絡中，除了少數節(jié)點需要移動以外，大部分節(jié)點都是靜正的。其中的設備體積小、能耗低，并通過無線網絡傳播信息，因此相對傳統(tǒng)的傳感器而言，具有無可比擬的優(yōu)勢。由這些微小的智能傳感設備所組成的網絡，不但能取代傳統(tǒng)的傳感設備，還能完成許多傳統(tǒng)控制，監(jiān)視設備所做不到的任務。從國外已成熟的應用來看，在環(huán)境、軍事、水利電力、醫(yī)療、樓宇監(jiān)測、交通和制造以及礦業(yè)井下作業(yè)等許多領域里，無線傳感器網絡都有極大的應用價值。
四、基于ZigBee技術的井下人員定位系統(tǒng)
結合煤礦井下生產作業(yè)的特殊性和要求，采用基于Z igBee的無線傳感器網絡技術實現巷道內人員定位。井下人員佩帶系統(tǒng)的ZigBee定位模塊，此模塊定時發(fā)出存在信息，由分布于巷道中的路由節(jié)點接收，并根據信號強度判斷其位置。井下人員的位置相關信息井路由節(jié)點或若干路由節(jié)點跳傳）傳至接入節(jié)點，再由接入節(jié)點傳入以太網，即通過基于ZigBee技術的無線自組網絡傳輸到煤礦井下救援系統(tǒng)，從而達到實時判知人員位置的目的。通過基于ZigBee的無線自組網絡將人員位置參數實時地傳輸到煤礦井下救援系統(tǒng)，能夠進行實時監(jiān)測，并在危險情況下及時報警并及時通知井下作業(yè)人員;事故發(fā)生后，可以輔助快速制定救援方案，減少人員的傷亡。
ZigBee網絡拓撲結構如圖所示。網絡分為井上和井下兩個部分，井上部分是煤礦井下救援系統(tǒng)及其相關設備和網絡，井下部分是無線傳感器網絡及其相關設備和網絡。
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