3、基于ZigBee技術的井下人員定位

　　結合煤礦井下生產作業(yè)的特殊性和要求，采用基于ZigBee的無線傳感器網絡技術實現巷道內人員定位。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。

　　3.1硬件環(huán)境

　　實現基于無線定位技術的井下人員定位，需要使用高性能的微型計算機，并且采用雙顯示器和雙硬盤，CPU主頻不低于26GHz內存不小于512M，硬盤不小于120G，顯示器不低于19英寸，圖形顯示卡顯存不低于256M并且支持雙屏幕顯示以及CD-RW或磁帶機，也可以采用專業(yè)圖形工作站(要求雙顯示器和雙硬盤)。飛思卡爾公司的24GHzMC13192射頻收發(fā)器，數據調制解調器。

　　3.2軟件環(huán)境

　　定位系統(tǒng)在MicrosoftWindows2000Server操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)，采用的開發(fā)工具是VB.net選用MapX5.0和MapinfoProfessional7.5完成系統(tǒng)的G1S部分的開發(fā)，后臺數據庫使用Oracle數據庫系統(tǒng)。飛思卡爾公司的MC13192+GT60開發(fā)套件工具。

　　3.3數據通訊網絡的組成

　　定位系統(tǒng)中的網絡主要由ZigBee無線自組網絡和以太網Ethernet(IEEE802.3)有線網絡組成。網絡可以覆蓋整個巷道，前端構建ZigBee網絡進行數據的采集和傳輸，后端由Ethernet構成主要的數據傳輸骨干通道。

　　由于井下巷道內對有線的電力供應有嚴格限制，ZigBee器件由電池供電，一節(jié)電池至少能夠使用6個月，符合其低功耗的特點。Etherne側絡在巷道內的部分也將由高容量的電池驅動，其中的電池管理和更換，應當由專門制定的政策(Policy)來控制和監(jiān)管，以保證整個系統(tǒng)的正常運行。

　為保證ZigBee網絡的穩(wěn)定和可靠性，在長型的巷道中將由數個ZigBee網絡所覆蓋，每個ZigBee網絡覆蓋一定的范圍(具體覆蓋的范圍由現場狀況決定，約每300m為一個ZigBee子網)。各個ZigBee網絡之間可由兩種方法進行區(qū)分:網絡ID和頻段(Channel)。

　　ZigBee網絡拓撲結構如圖3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。

　　3.4井下人員定位

　　井下人員定位的過程如下: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。

　　井下人員定位系統(tǒng)組成示意圖如圖4所示。其中的主要組成部件為: