基于ZigBee技术的矿山监测与预警系统

文章编号：1009－2552（2012）10－0019－04中图分类号：TP212．9；TN929．5文献标识码：A

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现

杨俊，阮超，陈睿瑶，付红桥

（武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，武汉430081）

摘要：为实现环境的智能化实时监测，提出基于ZigBee的无线传感网络技术的环境监测方法。

利用ZigBee的低成本、大规模自组织网络、监测节点能长时间生存等优点以满足智能化实时监

测的需求。文中实现了整个无线传感网络的系统软硬件架构以及环境监测数据的采集、发送、

处理。实验结果表明该系统性能稳定，实时性好，能较好满足实际监测需求。

关键词：环境监测；ZigBee；无线传感网络

RealizationofWSNmonitoringsystembasedonZigBee

YANGJun，RUANChao，CHENRui-yao，FUHong-qiao

（EngineeringResearchCenterofMetallurgicalAutomationandMeasurementTechnology，Ministryof

Education，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China）

Abstract：Inordertorealizetheintelligentreal-timemonitoringofenvironment，anenvironment

monitoringmethodbasedonZigBeeandwirelesssensornetworks（WSN）technologyispresented．Using

variousadvantagesofZigBee，suchaslowpowerusage，large-scaleself-organizingnetworkandlong-term

信息技术应用研究　计算机光盘软件与应用　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＣＤ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌ　ｉｃａｔｉｏｎｓ　２０１１年第１５期　

非常大的规模，例如在数千台商用服务器上达到ＰＢ的数据规模。　（三）推进气象服务个性化。气象行业的服务在“云”中除　

了保存原有的公共气象服务外，为了给最终游客提供最佳的服务　质量，可以进行游客的定制化。游客可以根据自己的需求来定义　特殊的气象服务和应用。改变以往气象行业呈现的产品单一化、　

内容一致化、接收被动化等状态，而且可以为气象事业的发展带　来更多的业务种类和服务类型。　

（四）气象信息传输终端多元化。云计算对客户终端的要求　大大降低，像手机这样的典型瘦客户机将成为今后计算的发展趋　势。特别是３Ｇ技术的出现以后，突破了网络通信速度的瓶颈，使　

手机联网普及化成为可能，也为云计算平台的搭建成为可能。在　云计算系统的支持下，大量的计算和存储工作放在后台服务器来　

完成，手机的软件功能、计算能力、存储能力将出现质的飞跃。　因此可以预见，云计算技术和手机的结合将使我国已有的几个亿　

的手机用户可以随时、随地、随身享受到云计算所带的气象服务，　游客可以更方便的得到所需要的气象信息。云计算的产生，将使　

气象传输媒介进一步扩大，游客可以使用任何拥有浏览器的终端　设备进行交互操作。　（五）消除时间与空间的局限。使不同时间和不同空间的气　

象数据实现共享成为可能，基于ＷＥＢ的服务器、存储、数据库和　其他云计算架构、软件和服务能够为全球各地的气象工作者及气　

象研究者提供一个有吸引力的合作平台。无论是先进的处理遥感　信息、卫星资料、雷达图像等专业商业软件，还是高端气象设备　

收集到的不同地区不同时间的气象都可以放在云中，供全球的气　象工作者来使用，时间与空问的局限将会消除，气象工作者可以　

第一时间拿到除自己本单位外其他单位珍贵的气象资料，增强了　气象资料收集的空间广度和时问宽度。　

四、云计算在旅游气象服务的应用需要注意的问题　（一）海量数据的计算速度和更新效率问题。云计算是数据　

黄金　ＧｏＬＤ　２０１１年第８期／第３２卷　

基于ＺｉｇＢｅｅ技术的井下人机定位系统在焦家金矿的应用　

隋永东，戚克明，郑平，孙维波　

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿）　

摘要：焦家金矿井下人机定位系统采用最新的Ｚｉｇｂｅｅ无线通信技术，实现了井下人机定位和　

考勤管理，对井下事故的处理起到重要的指导作用。基于井下人机定位系统实现的功能和关键技　

术（Ｚｉｇｂｅｅ技术），介绍了系统的组成、主要性能和管理内容及组网方式。应用实践表明，基于Ｚｉｇ．　

Ｂｅｅ技术的井下人机定位系统提供了较多的实用功能，较好地满足了矿山的需求，具有较好的应用　

前景。　

关键词：ＺｉｇＢｅｅ技术；人机定位；紧急搜救；考勤；焦家金矿　中图分类号：ＴＤ　６７９　文献标志码：Ｂ　文章编号：ｌＯＯｔ一１２７７（２０１１）０８—００３８—０３　

０　引　言　矿山井下人机定位系统对上述问题得到了良好解决。　

近年来，国家对矿山安全生产工作高度重视，特　

别是国家安全生产监督管理总局最近颁布的《金属　

非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监　

督检查暂行规定》基本要求，明确提出准确掌握井下　

人员的数量和位置，遇到紧急险情后明确撤退路线，　

井下的生产情况，环境监测情况等是十分重要的，也　

是十分紧迫的任务。基于ＺｉｇＢｅｅ（ＺｉｇＢｅｅ技术是一　

种短距离、低功耗、高可靠性的无线通信技术）技术　

的井下人机定位系统，就是在此背景下由山东黄金矿　

业（莱州）有限公司焦家金矿（下简称焦家金矿）于　

２００９年９月－－２０１０年５月研究开发。　

目前，国内已有多家公司先后推出“井下人机定　

位考勤管理系统”相关产品，如：北京佳尔信息技术　

有限公司，济南科一力软件工程有限公司等，这些公　

司推出的产品主要是基于射频识别，俗称电子标签技　

术（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ），发射采用　

１３３　ｋＨｚ无线信号，接收采用４５０　ＭＨｚ信号。ＲＦＩＤ　

Ｒ　产品研发　

随着我国对煤炭需求量的不断增大，近年来煤炭事故发生频率也随之加快，煤矿安全状况令人担　

忧，因此动态的掌握井下人员的分布及作业情况意义重大。文章通过对ＺｉｇＢｅｅ无线定位技术的分　

析研究，提出了以无线传感器网络为基础的定位检测方案，介绍了ＺｉｇＢｅｅ无线定位技术的原理以　及整体系统结构。　

基于　

文Ｉ李永刚　ＺｉｇＢｅｅ　

阮围杨振杰　技术的矿井无线定位系统设计　

我国是世界第一产煤大国，煤矿和矿山达３万多个，　

其中大中型煤矿５００多个，小煤矿２万多个，井下工作人员　

超过１００万人。近年来矿井事故时有发生，我国每年煤矿　

事故死亡人数是世界上其他主要采煤国家死亡人数的４　倍。分析一些煤矿特大事故，发现很大原因是地面人员与　

井下人员的信息沟通不及时，无法动态掌握井下人员的分　布及作业情况，难以进行人员精确定位造成的。若能及早　

知道井下人员所在位置，将给营救工作带来极大的便利，　

并能节省大量时间，将人员损失减少到最小。　本文提出并设计了一种基于ＺｉｇＢｅｅ￣术的无线矿下定　

位系统，利用ＺｉｇＢｅｅ组成无线通信网络，将位置数据传送　

给主机，应用一定的算法进行精确定位，性能可靠安全。　

一、系统设计　

（一）系统总体设计　整个系统分为主机，网关，参考节点和定位节点。定　

位节点从参考节点获得定位数据，通过ＺｉｇＢｅｅ网络传输　给主机，在算法的处理下获得精确的定位。其设计原理如　

图１所示。　１．ＺｉｇＢｅｅ技术简介。ＺｉｇＢｅｅ技术的应用可以在不　

同的层次上进行，也可以用完整的ＺｉｇＢｅｅ协议或用ＩＥＥＥ　

８０２．１５．４协议以降低开发的难度。　

ＩＥＥＥ８０２．１５．４是２００３年初推出的正式标准，８０２．１５．４　

无线发射／接收机及网络被Ｉｎｖｅｎｓｙｓ、三菱电子、摩托　罗拉和飞利浦等这些国际通信与工业控制界巨头所成　

立的ＺｉｇＢｅｅ所使用，并在此基础上提出了新的无线短距　离网络标准ＺｉｇＢｅｅ。ＺｉｇＢｅｅ建立在ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准之