矿井人员定位方案

󰀁󰀁收稿日期:2010-03-02󰀁󰀁作者简介:方水平(1971-),男,湖北罗田人,讲师,工程硕士,主要从事煤炭行业通信专网建设、维护、煤矿安全生产等的教学和科研工作。浅析矿井人员定位系统中的定位技术方水平,王怀群(北京工业职业技术学院,北京󰀁100042)摘󰀁要:文章阐述了井下人员定位系统中广泛使用的定位技术,分析了的几种定位技术优越性,针对不同的通信要求来选择合适的定位技术。基于ZigBee技术的无线传输网络节点可以移动、组网快速简单、成本低、网络易于维护,和总线结合在一起来完成定位更具有优越性。关键词:人员定位系统;漏泄通信;无线射频识别中图分类号:TD679󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁文章编号:1671-0959(2010)07󰀁0077󰀁04AnalysisofminepersonnelpositioningsystempositioningtechnologyFANGShui-ping,WANGHuai-qun(1󰀂BeijingVocational&TechnicalInstituteofIndustry,Beijing󰀁100042;2󰀂BeijingVocational&TechnicalInstituteofIndustry,Beijing󰀁100042)Abstract:Thispaperanalyzesthathavebeendevelopedandaredevelopingundergroundpersonnelpositioningsystemswidelyusedinpositioningtechnology,andanalyzestheadvantagesofseveralpositioningtechnology,eachwithdifferentadvantagesoflocationtechnology,theneedfordifferentcommunicationrequirementstoselecttheappropriatelocationtechnology󰀂WiththeZigbee-basedwirelesstransmissiontechnology,networknodescanbemobile,networkquickandsimple,lowcost,easytomaintaincharacteristicsofthenetwork,andthebustogethertoaccomplishamoresuperiorposition󰀂Keywords:Mine;Peopletrackingsystem;Analysis

软件２０１１年第３２卷第４期　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　国际ＩＴ传媒品牌　

基于ｚｉｇｂｅｅ矿井下人员定位系统的设计与研究　宋志月　（中国矿业大学信息与电气工程学院）　摘要：煤矿井下环境十分复杂，现有的通信方式不能及时提供井下作业人员的作业情况及动态分布等信息，一旦发生事故，　就将造成重大人员伤亡，很难展开有效救援。因此，设计了基于ｚｉ　ｅｅ无线网络的井下人员定位系统。该系统具有定位精度高，传　输及时，网络拓布灵活的特点。通过研究表明，该系统能更好进行井下人员的管理，在事故发生以后，能有效地展开救援。　关键词：ｚｉ　ｅｅ，定位系统，无线通信，ＣＣ２４３１　中图分类号：ＴＰ３９３．０　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００３・６９７０．２０１１．０４．０２１　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　Ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｏｆ　Ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｕｎｄｅｒ　Ｍｉｎｅ　Ｗｉｔｈ　Ｚｉｇｂｅｅ　ＳＯＮＧ　Ｚｈｉｙｕｅ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ｃ（，＾扣１　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｏａｌｍｉｎｅ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｔｉｍｅｌｙ　ｏｆｆｅｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｏｒｋ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｅｒｓ．Ｏｎｃｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｏｃｃｕ￣ｅｄ，ｉｔ　ｗｏｕｌｄ　ｈａｖｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｈｅａｖｙ　ｃａｓｕａｌｔｉｅｓａｎｄ　ｂｅ　ｄｉｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｉｎｉｔｉａｔｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｒｅｌｉｅｆ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　ｍｉｎｅ　ｗｉｔｈ　Ｚｉｇｂｅｅ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈｅｒ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｔｉｍｅｌｙ，ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ，Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｍａｎａｇｅ　ｔｈｅ　ｍａｎ　ｕｎｄｅｒ　ｍｉｎｅ　ｂｅ￣ｅｒ．ｗｈｅｎ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｈａｐｐｅｎ，ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｓｃｕｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】ｚｉｇｂｅｅ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＣＣ２４３　１　０引言　随着我国经济体制改革不断深入，现代化进程不断加快，　国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加强，大中型煤矿和　众多乡镇小煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，有效遏　制了重大瓦斯爆炸事故的发生。但是，由于缺乏对井下人员　位置信息的监控，地面工作人员往往难以掌握井下人员的位　置　Ｊ，以及难以及时准确掌握井下人员的分布和作业情况，一　旦发生事故，抢险救灾、安全救护的效率低，特别是事故发生后　对矿井人员的抢救缺乏可靠的位置信息，严重地制约了抢险　救灾的效率，失去最宝贵地抢救时机。传统的煤矿井下人员　定位系统，一般采用射频识别技术ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｌｉｃａｔｉｏｎ），发射采用１３３ｋＨｚ无线信号，接收采用　４５０ＭＨｚ信号，该技术存在通信距离短，无线基站发射功率　大，多人同时通过无线基站时有漏卡现象，无法实现井下无　线信号的全面覆盖　。这对煤矿生产信息化管理提出了新的要　求，基于ｚｉｇＢｅｅ的井下人员定位系统可以很好的弥补这一空　白，是煤矿安全生产的保证。　１　ＺｉｇＢｅｅ技术　ＺｉｇＢｅｅ技术是最近提出的一种新兴的短距离，低速率无线　网络技术，能够为用户提供机动、灵活的组网方式　，主要适用　于自动控制和远程控制领域。在网络层，ＺｉｇＢｅｅ支持网状网，　存在冗余路由，保证了网络的健壮性。　在工业实际应用现场如煤矿井下，现有的移动网络无法覆　盖，ＧＰＳ使用效果差，定位效果很难保证，而ｚｉｇＢｅｅ网络以其　技术特性很好的解决了这一问题，首先，在矿井下设备维护是　很困难的，ｚｉｇＢｅｅ设备为低功耗设备，持续工作时间长，避免　了频繁维护的问题，其次，ＺｉｇＢｅｅ网络容量大，最多可以容纳　６５０００个网络节点　，可以很好的满足矿井下地形复杂，网络难　以覆盖的问题，再次，矿井下电磁场环境比较复杂，而ＺｉｇＢｅｅ　技术使用的是抗干扰能力极强的直序扩频和动态路由数据传　输的通信方式，在安全和可靠性方面较之其他无线技术更适合　于工业现场环境。　２　ＺｉｇＢｅｅ无线定位系统　ＺｉｇＢｅｅ无线定位系统是由定位监控中心和无线定位网络　构成的一个可视化的无线定位监控系统。　由于无线定位网络具有拓扑动态变化、数据转发多跳的特　点，为了保障网络的畅通和节约能量消耗，必须合理设计网络体　系结构。考虑现在具有代表性的ＭＥＳＨ（网格网）的体系结构　。　无线定位网络主要有网关，参考节点以及盲节点组成，下　面分别予以简要介绍。　网关：无线定位系统的网络协调器，它在整个系统中有着　至关重要的作用，首先它要接收由监控软件提供的各参考节点　作者简介：宋志月（１９８８一），男，江苏江阴，在读硕士研究生，传感器网络方向。　・　６１　・

总第１７５期　２０１７年第１１期　机械管理开发Ｔｏｔａｌ　１７５　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　Ｎｏ．１　１，２０１７　

ｉ　ＤＯＩ：１０．１６５２５ｑ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１７．１１．４７　

矿井人员定位系统研究　

李　

（西山煤电集团东曲矿，　鹏　

山西古交０３０２００）　

摘要：对无线传感网络ＺｉｇＢｅｅ技术进行了介绍，建立了基于ＺｉｇＢｅｅ技术煤矿井－ｒｚ．￣定位系统，分别对系　统的硬件及软件系统进行了设计。该套系统具有信息容量大、功耗及成本低等特点，不仅能实现人员定位的功　能，同时可进行考勤管理及突发事件的预警功能。　关键词：人员定位ＺｉｇＢｅｅ以太网安全生产　中图分类号：ＴＰ２７４．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—７７３Ｘ（２０１７）１１－０１０４—０３　

引言　目前，我国煤炭生产基本都是在地下进行，而且　很多的矿井已经进入了深井开采，环境恶劣，安全系　

数低，矿难事故频发，因此人员的安全问题尤为突　

出。很久前，国外就有人开始研究井下监测系统，主　要是利用红外探测系统，但是此系统探测信号时直　线传播，在探测时不能够有遮挡物，局限眭太大。利　

用ＰＦＩＤ技术开发的一种煤矿井下人员探测系统，　

在工人的安全帽上装有工人信息的无源信标，巷道　顶板安装能识别工人信息的天线，但此系统的漏检　

度高，精度差。ＰＦＤ矿上安全监控系统使用的是超低　

频信号，该信号具有很强的穿透力，但需相应配套的　

天线数量巨大，设备造价高、能量消耗大、占地面积　

大、铺设维护困难等缺陷困扰此课题的进行［１　。　煤矿井下人员定位系统研究在我国起步较晚，　

最初通信是通过井下电缆将各个巷道通信电缆链　

接，然后传输到地面的监控系统。但该系统路线铺设　复杂，往往要随着巷道的方向进行路线铺设，线路要　

进行修改并不方便，整体维护费用高且不方便。随后　

出现电磁泄露技术，此系统结合了有线和无线两种　

第３０卷第２期（下）　２０１４年２月　赤峰学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｆｅｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖ０ｌ＿３０Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１４　

基于ＺｉｇＢｅｅ的矿井人员定位系统的设计　

高伟霞，张永峰，韩新凤　

（安徽科技学院　理学院，安徽凤阳　２３３１００）　

摘　要：针对目前矿井安全存在的问题，以ＣＣ２５３０芯片为系统核心模块，完成了矿井下人员定位系统的设计．该设计可　

以实现矿井人员定位、考勤和报警等功能，用于实现安全预警，资源调配和高效救援．　

关键词：ＺｉｇＵｅｅ；矿井；节点；人员定位　

中图分类号：ＴＰ２９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—２６０ｘ（２０ｌ４）０２—００１４—０２　

瓦斯爆炸，井下突水等安全隐患造成的煤矿伤亡事故　

不断，造成大量井下作业人员的伤亡，严重影响矿井安全生　

产㈣．基于ＲＦＩＤ的井下人员定位系统被现阶段我国大部分　

煤矿采用，该系统主要完成人员考勤功能，存在漏检现象，　

井下人员的动态分布，特别是事故发生后精确的人员定位　

难以实现．因此，基于ｚｉｇＢｅｅ和ＣＡＮ总线的井下人员定位　

系统的开发，成为井下人员定位监测系统的迫切需求．　

１　系统设计　

１．１系统设计原理　

通过系统的管理，掌握矿井人员的实时位置和运动轨　

迹，跟踪、查找和调用井下人员，增强煤矿安全工作的规范，　

提升应付突发事件的处置能力．由于ＺｉｇＢｅｅ是一种新的短　

距离，低速率无线网络技术，具有以下特点：低功耗，低成　

本，低速率，短延时，网络容量大，高可靠性，高安全性等㈨，　

因此，选择ＺｉｇＢｅｅ技术的设计矿井人员定位管理系统，包括　

一个短距离、多跳、自组织无线管理系统．　

系统主要完成对井下人员定位的监测．在井下安装　

ＣＡＮ节点，在巷道安装若干个无线基站，此基站具有数据转　

发和路由功能；人井人员佩带的安全帽或腰带，采用　

ＣＣ２５３０模块内置定位引擎，并具有唯一ＩＤ地址用来识别