GIS和Zigbee在煤矿井下人员实时定位的应用论文 中国传统节日故事大全

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GIS和Zigbee在煤矿井下人员实时定位的应用论文 中国传统节日故事大全

  GIS和Zigbee在煤矿井下人员实时定位的应用  张智,张蔺  (四川大学电气信息学院通信工程系,四川成都610065)  摘要:文章主要介绍GIS技术、Zigbee技术和CC2430芯片概况,根据RSSI定位和三边测量算法原理,提出采用GIS技术与Zigbee技术相结合组建而成的煤矿井下人员实时定位设计,该设计能真正实现对井下人员全方位的实时定位,具有功耗低和成本低廉的特点。

  关键词:煤矿;地理信息系统;Zigbee;CC2430;定位  中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)03-0047-02  GISandZigbeeinundergroundcoalminepersonnelreal-time.  locationapplications  ZHANGZhi,ZHANGLin  (SchoolofInformationCommunicationEngineeringElectrical,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610065China)  Abstract:ThispaperintroducesGIStechnology,ZigbeetechnologyandCC2430chipprofiles,accordingtoRSSImeasurementalgorithmtolocateandtriangularprinciple,theuseofGIStechnologyandZigbeetechnology,foundedbycombiningreal-timepositioningpersonnelcoalminedesign,thedesigncantrulyrealizeundergroundstaffonthefullrangeofreal-timepositioning,withlowpowerconsumptionandlowcostcharacteristics.  Keywords:coalmine;GIS(GeographicInformationSystems);Zigbee;CC2430;location  目前的煤矿监控设计在井下基本上采用的是有线的信号传输方式,使得其设备工作在固定的位置,移动性差,这就不可避免地造成了监控死角,难以对井下人员实现全方位实时定位。 而井下环境恶劣,一旦发生事故,无法实时了解定位人员所在位置,提供应急救援也就无从谈起。

本文提出运用当前的GIS技术,将井下信息与电子地图结合起来,建立GIS与Zigbee相结合的井下安全生产监控设计,实现井下人员实时定位,为安全生产和防灾救灾提供信息支持。   1GIS技术和Zigbee技术  技术  GIS(GeographicInformationSystems)即地理信息系统,它集计算机科学、地理学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学等学科为一体,以地理空间为基础,对地球上存在的事物进行成图,在地理测绘、交通、能源、林业等众多的领域具有实用价值,是一种基于计算机科学的工具。 GIS技术的主要特点是:将表格型的数据(数据库,电子表格文件或直接在程序中输入)转换为地理图形显示,并对其进行浏览和分析;能管理具有空间属性的各种实体信息,对其实施动态检测和比较。

例如人类、街道路线、大厦等;地理显示范围广阔。

可从偌大的地球地图到纷繁复杂的小区地图;通过数据收集、空间分析来制定科学合理的决策和评价,从而提高经济效益。   技术  Zigbee是一种用于短距离范围内、低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。 它大致由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成,其物理层和媒体接入控制层采用了标准,而其网络层和应用层则由Zigbee联盟定义,便于各个厂商的设备能相互兼容。 Zigbee技术的主要特点是:传输可靠,抗干扰强;安全,Zigbee技术提供了数据完整性检查权功能,加密算法采用AES-128/64/32,并且各应用可以灵活地确定其安全属性,使网络安全能够得到更有效的保障;速度快,距离远,Zigbee具有两个物理层,即物理层和868915MHz物理层,其速度为250kb/s和2040kb/s,传输距离可以达到3070m,如果扩大信号,传输距离超过百米;网络容量大,1个Zigbee网络最多可以容254个从设备和1个主设备,并且多个Zigbee网络间可以直接互连;Zigbee节点的体积小,安装方便,其成本较低,所以便于井下无线定位中采用。   2人员实时定位设计  定位  本设计采用基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)的定位,在基于接收信号强度指示RSSI的定位中,已知发射节点的发射信号强度,接收节点根据收到信号的强度,计算出信号的传播损耗,利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离,再利用已有的算法计算出节点的位置。 该技术主要使用RF信号,因传感器节点本身具有无线通信能力,故其是一种低功率、廉价的测距技术。

  三边测量法原理  传感器节点定位算法很多,三边测量法是最典型的一种。 通过RSSI值得出未知节点到3个信标节点的距离,通过这3个距离值计算出未知节点的位置。

如图1所示,已知pl、p2、p3等3个信标节点的坐标分别为(x。 ,y。 )、(Xb,yb)、(x。

,y。

)。

假设未知节点p的坐标为(x,y)。 根据RSSI值,得到pl到p、p2,及p、p3到p的距离d。 、db、d。