<code id="16611"></code>
      <code id="16611"></code>
    1. <code id="16611"></code> <var id="16611"><rt id="16611"></rt></var>

      <var id="16611"></var>
      歡迎來到360期刊網
      360期刊網
      客服電話:4006-587-789 客服在線時間:09:00~22:30(節假日不休息) 客服郵箱:360qikan@vip.163.com
      當前位置: 首頁 > 論文范文 > 計算機論文 >

      GIS和Zigbee在煤礦井下人員實時定位的應用

      時間:2018-05-10 14:19來源:未知 作者:360期刊網 點擊:

        GIS和Zigbee在煤礦井下人員實時定位的應用

        張智,張藺

        (四川大學電氣信息學院通信工程系,四川成都610065)

        摘要:文章主要介紹GIS技術、Zigbee技術和CC2430芯片概況,根據RSSI定位和三邊測量算法原理,提出采用GIS技術與Zigbee技術相結合組建而成的煤礦井下人員實時定位設計,該設計能真正實現對井下人員全方位的實時定位,具有功耗低和成本低廉的特點。

        關鍵詞:煤礦;地理信息系統;Zigbee;CC2430;定位

        中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937 (2010) 03-0047-02

        GIS and Zigbee in underground coal mine personnel real-time .

        location applications

        ZHANG Zhi,ZHANG Lin

        (School of Information Communication Engineering Electrical ,Sichuan University, Chengdu,Sichuan 610065 China)

        Abstract: This paper introduces GIS technology,Zigbee technology and CC2430 chip profiles,according to RSSI measurement algorithm to locate and triangular principle,the use of GIS technology and Zigbee technology,founded by combining real-time positioning personnel coal mine design,the design can truly realize underground staff on the full range of real-time positioning, with low power consumption and low cost characteristics.

        Keywords:coal mine ; GIS(Geographic Information Systems) ; Zigbee ; CC2430 ;location

        目前的煤礦監控設計在井下基本上采用的是有線的信號傳輸方式,使得其設備工作在固定的位置,移動性差,這就不可避免地造成了監控死角,難以對井下人員實現全方位實時定位。而井下環境惡劣,一旦發生事故,無法實時了解定位人員所在位置,提供應急救援也就無從談起。本文提出運用當前的GIS技術,將井下信息與電子地圖結合起來,建立GIS與Zigbee相結合的井下安全生產監控設計,實現井下人員實時定位,為安全生產和防災救災提供信息支持。

        1 GIS技術和Zigbee技術

        1.1 GIS技術

        GIS (Geographic Information Systems)即地理信息系統,它集計算機科學、地理學、環境科學、城市科學、空間科學、信息科學等學科為一體,以地理空間為基礎,對地球上存在的事物進行成圖,在地理測繪、交通、能源、林業等眾多的領域具有實用價值,是一種基于計算機科學的工具。GIS技術的主要特點是:將表格型的數據(數據庫,電子表格文件或直接在程序中輸入)轉換為地理圖形顯示,并對其進行瀏覽和分析;能管理具有空間屬性的各種實體信息,對其實施動態檢測和比較。例如人類、街道路線、大廈等;地理顯示范圍廣闊。可從偌大的地球地圖到紛繁復雜的小區地圖;通過數據收集、空間分析來制定科學合理的決策和評價,從而提高經濟效益。

        1.2 Zigbee技術

        Zigbee是一種用于短距離范圍內、低傳輸數據速率下的各種電子設備之間的無線通信技術。它大致由物理層、媒體接入控制層、網絡層和應用層組成,其物理層和媒體接入控制層采用了IEEE802.15.4標準,而其網絡層和應用層則由Zigbee聯盟定義,便于各個廠商的設備能相互兼容。Zigbee技術的主要特點是:傳輸可靠,抗干擾強;安全,Zigbee技術提供了數據完整性檢查權功能,加密算法采用AES-128/64/32,并且各應用可以靈活地確定其安全屬性,使網絡安全能夠得到更有效的保障;速度快,距離遠,Zigbee具有兩個物理層,即2.4 GHz物理層和868—915 MHz物理層,其速度為250 kb/s和20—40 kb/s,傳輸距離可以達到30—70m,如果擴大信號,傳輸距離超過百米;網絡容量大,1個Zigbee網絡最多可以容254個從設備和1個主設備,并且多個Zigbee網絡間可以直接互連;Zigbee節點的體積小,安裝方便,其成本較低,所以便于井下無線定位中采用。

        2人員實時定位設計

        2.1 RSSI定位

        本設計采用基于RSSI(Received Signal Strength Indicator)的定位,在基于接收信號強度指示RSSI的定位中,已知發射節點的發射信號強度,接收節點根據收到信號的強度,計算出信號的傳播損耗,利用理論和經驗模型將傳輸損耗轉化為距離,再利用已有的算法計算出節點的位置。該技術主要使用RF信號,因傳感器節點本身具有無線通信能力,故其是一種低功率、廉價的測距技術。

        2.2三邊測量法原理

        傳感器節點定位算法很多,三邊測量法是最典型的一種。通過RSSI值得出未知節點到3個信標節點的距離,通過這3個距離值計算出未知節點的位置。如圖1所示,已知pl、p2、p3等3個信標節點的坐標分別為(x。,y。)、(Xb,yb)、(x。,y。)。假設未知節點p的坐標為(x,y)。根據RSSI值,得到pl到p、p2,及p、p3到p的距離d。、db、d。

      三邊測量法的定位原理

        圖1三邊測量法的定位原理

        2.3實時定位

        本設計的定位測距是在三邊測量算法的支持下,采用RSSI定位技術,基于Zigbee的硬件平臺上完成的。采用成都無線龍公司的通訊模塊C51RF-3-CC2430套件來完成固定節點和不定節點(即煤礦工作人員)間的通信以及數據的采集,不用再添加任何硬件便可得到接收信號強度值。

        實時地圖采用北京慧圖信息科技公司的TopMap地理信息設計開發平臺學習版,該平臺提供了豐富的地理信息設計功能,包括地圖圖層管理、GIS交換格式導人導出、地圖編輯、圖層編輯、實體編輯、屬性數據操作、圖像輸出等功能。通過采用上述方法,提出的本設計方案能夠實現電子地圖上的井下人員實時定位,其功能主要包括煤礦井下電子地圖操作和井下人員定位等功能。

        2.3.1 CIS電子地圖

        本設計為表述方便,假想了3個煤礦井下作業人員,設置了3個圖層,分別是監控圖層,巷道圖層和背景圖層,所構造的煤礦地圖如圖2所示,可對該地圖進行放大,縮小,拖動等一系列操作,在工具條命令的地圖菜單欄的實時輸出圖片功能,可把地圖當前可視區域保存為BMP、GIF、JPG等圖片格式。如果對地圖上的圖層實體進行了操作,可通過地圖菜單欄的另存為副本的功能把現有的地圖和圖層另存到目標文件中,便于進行實時更新。

      GIS電子地圖

        圖2 GIS電子地圖

        2.3.2井下人員實時定位

        本設計最重要的功能就是實現井下人員的實時監控,以便及時掌握他們所處的位置,便于井上監控人員根據生產需要對其進行調度。如圖3所示,以李二為例,在pl、p2、p3的位置處安裝CC2430模塊,已知:井口區的坐標是地圖X=4.415447e+005,Y=4.431917e+006; p2的坐標是X=4.389477e+005,Y=4.423076e+006;pl的坐標是X=4.390582e +005,Y=4.426171e +006;p3的坐標是X=4.418210e+005,Y=4.424347e+006;根據三邊測量算法,即可得出李二的坐標是:X =4.401081e +005,Y =4.424126e+0060。

        3結語

      實時定位

        圖3 實時定位

        本文針對煤礦生產中井上人員無法掌控井下人員的動態這一現實問題,提出采用GIS技術和Zigbee技術相結合的煤礦人員實時定位設計方案,著重利用Zigbee技術得出井下人員的地理位置信息,并傳到地上監控系統,再通過GIS技術將其地理位置實時顯示出來,這對煤礦生產單位調度井下人員提供了一項可操作的控制方案。

        參考文獻:

        [1]孫妍.基于ZigBee的井下人員管理系統的設計[D].上海:上海交通大學,2009.

        [2]任小,基于Zigbee的CC2430芯片的汽車遙控門設計[J].微計算機信息,2009,(20):220-222.

        [3]王雪莉,無線定位技術及其在地下礦山中的應用[J].金屬礦山,2009,(4):121-125.

        [4]劉圓,朱華.基于Zigbee技術的煤礦安全監控設計[J].工礦自動化,2007,(4):1—3.

      在線投稿
      一级a做爰片免费视频