本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的礦山井下人員定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究

  更多相關(guān)文章： 人員定位系統(tǒng) WSN ZigBee 井下巷道 雙重質(zhì)心算法

【摘要】：近年來(lái),隨著礦井重大事故的頻發(fā),尤其是大量礦工被困井下等待施救時(shí),由于沒(méi)有準(zhǔn)確位置信息,應(yīng)急救援效率較低,造成巨大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。2010年國(guó)家安監(jiān)總局制定的《金屬非金屬地下礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”安裝使用和監(jiān)督檢查暫行規(guī)定》中,規(guī)定了人員定位系統(tǒng)為六大系統(tǒng)之一。因此,研究礦山井下人員定位技術(shù),滿(mǎn)足井下人員定位的需求,在安全工程領(lǐng)域有著重要的意義。然而,傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)因其布線不便、故障率高等缺陷已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足井下人員定位系統(tǒng)的需要,而日益興起的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)技術(shù)卻能很好的解決這類(lèi)問(wèn)題,并且有更好的應(yīng)用。WSN是一種無(wú)線智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),融合了現(xiàn)代化的傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)等。本論文以礦井安全作為研究對(duì)象,通過(guò)WSN技術(shù)進(jìn)行礦井人員定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究,重點(diǎn)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于系統(tǒng)的路由算法和人員定位算法進(jìn)行分析研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)ZigBee、RFID等五類(lèi)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行對(duì)比,重點(diǎn)對(duì)ZigBee技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及在礦井人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析,研究發(fā)現(xiàn)ZigBee技術(shù)更適用于井下人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用。并設(shè)計(jì)基于ZigBee的井下人員定位系統(tǒng)的架構(gòu)。(2)對(duì)路由算法進(jìn)行研究。分析WSN路由算法與傳統(tǒng)路由算法的區(qū)別和特性,再根據(jù)井下的實(shí)際情況進(jìn)行節(jié)點(diǎn)部署分析,最后選取獨(dú)頭掘進(jìn)巷道設(shè)計(jì)出一種基于能量識(shí)別的路由算法,此算法硬件要求低,能量分配均勻,并且提高網(wǎng)絡(luò)的生存周期。(3)對(duì)定位算法的研究。對(duì)幾種常用的人員定位算法進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)井下巷道的特殊環(huán)境,設(shè)計(jì)了一種雙重質(zhì)心算法,通過(guò)軟件進(jìn)行了仿真測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看,該系統(tǒng)定位精度上比傳統(tǒng)的質(zhì)心算法要精確不少,并且能耗不高,可基本滿(mǎn)足井下人員定位的需求,也為礦井安全生產(chǎn)技術(shù)提供一些新的思路。
【關(guān)鍵詞】：人員定位系統(tǒng) WSN ZigBee 井下巷道 雙重質(zhì)心算法
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD76
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 礦井安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”13-15
• 1.3 人員定位系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-20
• 第2章 WSN體系與ZigBee無(wú)線通信技術(shù)研究20-34
• 2.1 WSN概述20-24
• 2.1.1 WSN的特點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)類(lèi)型22
• 2.1.2 WSN的應(yīng)用和意義22-24
• 2.2 無(wú)線通信技術(shù)介紹24-30
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)24-26
• 2.2.2 RFID技術(shù)26-28
• 2.2.3 WIFI技術(shù)28-29
• 2.2.4 Bluetooth技術(shù)29
• 2.2.5 UWB技術(shù)29-30
• 2.3 井下人員定位無(wú)線通信技術(shù)的對(duì)比分析30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第3章 基于ZigBee技術(shù)的井下人員定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34-40
• 3.1 井下人員定位系統(tǒng)需求分析34-35
• 3.2 井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案35-37
• 3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集層35-36
• 3.2.2 井下信息匯聚層36
• 3.2.3 井上監(jiān)控層36-37
• 3.3 井下人員定位系統(tǒng)功能模塊的研究37-38
• 3.3.1 人員定位模塊37
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集模塊37-38
• 3.3.3 人員考勤模塊38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第4章 井下人員定位系統(tǒng)路由算法研究40-48
• 4.1 井下人員定位系統(tǒng)路由算法簡(jiǎn)介40-41
• 4.2 經(jīng)典路由協(xié)議介紹41-43
• 4.2.1 LEACH協(xié)議41-42
• 4.2.2 PEGASIS協(xié)議42-43
• 4.3 井下人員定位系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)部署分析43-44
• 4.4 應(yīng)用于獨(dú)頭掘進(jìn)巷道的路由算法設(shè)計(jì)44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 井下人員定位系統(tǒng)定位算法研究48-60
• 5.1 井下人員定位技術(shù)及原理介紹48-49
• 5.2 井下人員定位算法類(lèi)型49-52
• 5.2.1 測(cè)距定位算法49-51
• 5.2.2 非測(cè)距定位算法51-52
• 5.3 人員定位的坐標(biāo)計(jì)算方法52-54
• 5.4 改進(jìn)的雙重質(zhì)心定位算法54-58
• 5.4.1 定位算法的比較和分析54-55
• 5.4.2 改進(jìn)的雙重質(zhì)心定位算法設(shè)計(jì)55-56
• 5.4.3 定位算法仿真測(cè)試56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-60
• 第6章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 論文總結(jié)60
• 6.2 未來(lái)展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 作者攻讀學(xué)位期間的科研成果66-68
• 致謝68

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