基于ZigBee无线传感网络的矿井机车定位系统的研究
ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用
基于Zigbee技术的矿井人员无线定位系统[导读] 煤矿生产中最危险的就是瓦斯爆炸了，这是现在煤炭企业最担心的一个问题了，随着ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用，这种安全隐患已经得到了很好的解决，发生瓦斯爆炸的几率也会随之降低，也做了很好的预防工作。
煤矿生产中最危险的就是瓦斯爆炸了，这是现在煤炭企业最担心的一个问题了，随着ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用，这种安全隐患已经得到了很好的解决，发生瓦斯爆炸的几率也会随之降低，也做了很好的预防工作。
国内煤矿行业中，多数企业都已经或正在进行生产调度、监测监控等系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用。
井下矿工定位是这些安全生产调度和救援中不可或缺环节，ZigBee RF设备中内嵌的定位引擎与GPS相比，有更多的优越性，定位引擎在单芯片RF收发器中与 MCU集成在一起，成本不及GPS 硬件的1/10，功耗也只是GPS硬件的一小部分。
该种内嵌的定位引擎使用 ZigBee网络的 RF 基础设施来计算设备或人所处的位置，只要有现成的 ZigBee网络，就无需安装移动的接收天线。
非常适合条件恶劣在矿井下。
1.Zigbee技术概述1.1 ZigBee简介ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术;ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格;ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层;ZigBee无线可使用的频段有3个，分别是2.4GHz 的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是 16、1、10个，在中国采用2.4G频段，是免申请和免使用费的频率。
1.2 定位引擎技术定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(RSSI)，计算所需定位的位置。
其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI的变化最终将达到平均值。
基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究的开题报告
基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究的开题报告一、项目背景及意义煤矿是我国重要的能源工业，其危险性也不容忽视。
在现代煤矿生产中，为了保障生产安全、提高煤矿生产效率，需要大量使用传感器进行监测和控制。
在井下环境，由于通信、电力等设施受限，且存在危险因素，传统的有线传感系统存在一定的局限性，无法满足井下监测控制的需要。
因此，基于无线传感技术的井下无线传感网络成为一个重要研究方向，可用于实现煤矿井下信息化、智能化和自动化。
ZigBee是一种低功耗、低速率、近距离、低复杂度的无线传感网络技术，具有通信距离远、能耗低、网络节点多、数据传输稳定等优点，适合于井下环境的数据传输。
因此，本文将进行基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究，旨在探究ZigBee技术在煤矿井下环境中的实际应用效果，提高煤矿井下传感数据的采集、处理和管理能力，为煤矿生产安全和生产效率的提高做出贡献。
二、研究内容和方法2.1 研究内容（1）ZigBee技术的理论基础和协议体系研究（2）煤矿井下环境的特点及其对无线传感网络的影响研究（3）基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的设计与实现（4）煤矿井下无线传感网络的性能测试和数据分析2.2 研究方法本文将采用文献资料法、实验研究法、系统设计法等多种方法进行实际研究，主要包括以下几个方面：（1）文献资料法：通过查阅已有文献和资料，深入了解ZigBee技术及其应用、煤矿井下环境特点、采样器和传感器的种类及性能。
（2）实验研究法：对煤矿井下环境中的通信和电力等因素进行考虑和模拟，进行无线传感网络的实验研究。
（3）系统设计法：基于ZigBee技术特点，设计一个具有良好性能的煤矿井下无线传感网络。
三、预期成果通过本文的研究，预计能够获得以下成果：（1）深入了解ZigBee技术及其在煤矿井下环境中的实际应用效果，了解其在井下环境中的应用效果和可操作性。
（2）煤矿井下无线传感网络的设计和实施，验证ZigBee技术在煤矿井下环境中的可行性。
基于ZigBee无线传感网络的井下定位系统
计 算 机 与 现 代 化 Ｊ Ｉ Ｓ Ｕ Ａ Ｎ Ｊ Ｉ Ｙ Ｕ Ｘ Ｉ Ａ Ｎ Ｄ Ａ Ｉ Ｈ Ｕ Ａ
总第 ２ １ ７期
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无 线传 感 网络 的井 下 定 位 系统
Ｕｎｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎｄ Ｌｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓｅ ｎ ｓ ｏ ｒ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ
ＹＡ ＮＧ Ｊ ｕ ｎ，Ｚ ＨＡＮ Ｌ ｉ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ３ ２ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｗ ａ ｒ ｄ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．Ｗｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ（ ＷＬ Ｎ）ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０ ／ ２ ４ ３ １
杨 君， 詹 林
（ 安徽理工大学计算机科 学与工程 学院 ， 安徽 淮 南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ）
基于ZigBee的智能矿井机车运输监控系统的研究
１ 系统组成
基于 Ｚｇ ｅ 技 术的矿井机 车运输监 控系统 主要包 括井 ｉ ｅ Ｂ
１ ２ 井 上 部 分 ．
井上部分 由传 输接 口、显示 设备 、主控计 算机 、管理 计算机和打印设备 等组成 ，上位机 软件 实时对 采集来 的数
上和井下两 部分 ，井下 部分 主要实 现对井 下机 车信息 的采 集 、处理并传输至 井上 ；井 上部分 主要根 据井 下传输 来 的 信息 ，实现直观 、清 晰 的显 示矿 井机 车的信 息 ，并根 据 当
煤
炭
工
程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２１ ０ ０年第 ５期
基 于 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ的智 能矿 井机 车运 输 监 控 系统 的研 究
李文宏 ，骆科 学 ，张修华 ，宋恩雨 ，李永 岗 ，韩继永
（ ．山东科技大学 （ １ 济南校区 ） ，山东 济南 ２０ ３ ；２ ５０ １ ．山东积成 电子股份有 限公 司，山东 济南 ２ ０ ０ ； ５０ ０
据时的竞 争 和 冲突 ；Ｚｇ ｅ ｉ ｅ网络 自组织 、 自愈 合 能 力强 ， Ｂ 使的通信非 常可靠 。结合 轨道计 轴 器可 以实现机 车 的准确 定位 ，又能 测 出机 车 的车皮 数 、行 车方 向和 车速 等 信息 ，
中继器 、传输 接 口等最终传送 到主计 算机监 控 系统 。传输 接 口在该 系统中起 到 连接 井上 与井 下部 分 的作 用 。同时 ， 数据信息 在总线上传送 一段距离后会 出现 衰减 ，因此系 统
１１ 井 下部分 ．
井下部 分 主 要 由 中继 器、控 制 分 站 、轨 道 计 轴 器 、 Ｚｇ ｅ 机车６／ 讯机、动态信 号机、电动转 辙机 、转辙 机 ｉＢ ｅ 发 控制 箱和井底 车场 显示器 等组成 ，Ｃ Ｎ总线 将各个 部分 连 Ａ
基于ZigBee技术的矿井无线定位系统设计
、
系统设计
（ ）系统 总体 设计 一
整 个 系 统 分 为 主 机 ， 关 ，参 考 节 点 和 定 位 节 点 。定 网
位 节 点 从 参 考 节 点 获 得 定 位 数 据 ，通 过 Ｚ ｇ ｅ 网 络 传 输 ｉＢ ｅ
给 主 机 ， 算 法 的 处 理 下 获 得 精 确 的 定 位 。 设 计 原 理 如 在 其 图１ 示。 所
３ ｍ ｓ 眠 激 活 时 延 为 １ｍｓ 激 活 设 备 信 道 接 入 时 延 为 ０ ，休 ５ ，
知道井下 人员所在位置 ， 给营救工作带 来极大的便利 ， 将 并能节省大量时间 ， 将人 员损失减少 到最 小。
本 文 提 出 并 设 计 了一 种 基 于 Ｚｇ ｅ￣ 术 的无 线 矿 下 定 ｉＢ ｅ
１ ｉ Ｂ ｅ 术 简 介 。Ｚ ｇ ｅ 术 的 应 用 可 以 在 不 ．Ｚ ｇ ｅ 技 ｉ Ｂｅ 技 同 的 层 次 上 进 行 ， 可 以 用 完 整 的 Ｚｇ ｅ 协 议 或 用 Ｉ Ｅ 也 ｉＢ ｅ Ｅ Ｅ
８２ １ ．协议 以降低 开发的难度。 ０ ．５４
Ｉ Ｅ ８ ２ １ ．是 ２ ０ 年 初 推 出 的 正 式 标 准 ， ０ ． ． Ｅ Ｅ ０ ．５４ ０ ３ ８２１ ４ ５
特 点 保 证 了 Ｚｇ ｅ ￣ 够 很 好 地 运 行 在 无 线 传 感 器 网络 的 ｉｂ ｅ 环 境 中 ，同时 得 到 广 泛 应 用 。
பைடு நூலகம்
（ ）低功 耗 工作模 式下 ， ｉ Ｂ ｅ 术传 输速 率低 ， １ Ｚｇ ｅ技 传输 数据 量小 ，因此信号的收 ／ 发时 间很短 ；在非工作 模 式 下 ， ｉ Ｂｅ 节点处 于休 眠模 式 。设备 搜 索时延 一般 为 Ｚｇ ｅ
基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统研究的开题报告
基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统研究的开题报告一、研究背景和意义近年来，随着油气勘探和开采的深入，越来越多的油气井愈加深入地下，这也意味着对井下环境及井下设备的监控和管理越来越重要。
而智能化采集、传输和处理井下数据的技术，是实现油气井动态监测和管理的重要手段。
因此，发展基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统是一项重要的研究课题。
ZigBee无线传感器网络是一种低成本、低功耗、低速率的无线网络技术，适用于对数据量小、数据传输稳定的场景。
其通过网状拓扑结构，可实现海量节点的实时通信和无线控制。
因此，利用ZigBee无线传感器网络技术，设计一种井下动态监测系统，既可以满足数据传输和互联的需要，又能够降低采集成本和提高监控效率，具有十分广阔的发展前景与深远的意义。
二、研究目标与挑战1. 研究目标本研究旨在探索一种基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统，借助ZigBee技术实现对井下环境和井下设备等重要参数数据的采集、传输和处理，为实现井下安全生产提供数据支撑。
2. 研究挑战（1）通信稳定性问题：井下环境恶劣、信号干扰等因素都有可能影响ZigBee信号的稳定性与可靠性，如何解决ZigBee网络在复杂的井下环境中的通信稳定性问题，是一项巨大的挑战。
（2）数据安全性与隐私：工业互联网涉及的信息量庞大，其中包括一些重要的机密性数据和财务数据等；传统的需要人工介入管理的方式不仅低效而且工作量大。
在研究井下动态监测系统的过程中，如何利用相应的加密技术，确保数据传输的安全性和隐私性，是一项比较困难的挑战。
（3）节点能耗补给问题：由于井下环境深层、工况严苛，使得耗电速度更快，且充电不便利的情况下，如何降低节点的能耗，增加实用价值，也是一个需要解决的极具挑战的问题。
三、研究内容与方法本研究将围绕基于ZigBee无线传感器网络的井下动态监测系统展开，研究内容和方法具体如下：1. 研究井下环境数据采集技术：设计基于ZigBee传感器网络的井下数据采集节点，运用嵌入式技术实现数据采集、处理和传输的功能。
基于ZigBee技术矿井安全监测系统的设计
基于 ZigBee 技术矿井安全监测系统的设计
摘 要：本文采用基于 ZigBee 网络协议无线传感器网络能够保证数据无线传输的可靠性 、 准确性弥补了传统的有线网络的不足 与缺陷， 提高了煤矿井下瓦斯监测的精确性， 并随着矿井生产过程中新工作面的开采和旧巷道的废弃， 只需要增加、 减少或移动无线 无线传感器网络的拓扑结构基本不受其影响 。同时也提高了煤炭生产安全性， 加快煤矿信息化、 智能化进程。 传感器节点， 关键词：无线传感器；ZigBee；安全监测
doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0155． 2012． 11． 047 中图分类号： F403． 6 ； TD76 文献标志码： A 文章编号： 1008 － 0155 （ 2012 ） 11 － 0075 － 01
0 前言 目前煤炭在我国能源格局中占据主导地位 ，有着 重大的战略意义， 然而我国的煤矿事故死亡总人数却 是世界上其他主要采煤国家煤矿事故死亡总人数的四 倍以上。要从根本上减小在高危险环境下作业的危险 性， 先进的科学技术是不可或缺的， 尤其是借助于嵌入 式技术和无线网络通信技术进行有效的管理和监测 。 1 基于 ZigBee 无线传感器网络简介 ZigBee 是一种近来新兴的短距离、 低速率以及低 功耗的全新无线网络数据通信技术。 主要用于近距离 无线通信连接， 它有自己的无线通信标准， 在数千个微 小的传感器之间可以相互协调实现通信， 这些传感器 功耗都很低， 以接力的方式将数据从一个传感器通过 无线电波传到另一个传感器， 是一种效率非常高通信 技术， 基于 ZigBee 的无线传感器网络系统一般包含传 感器节点、 网关、 汇聚节点即中继器和中央控制机。 传 感器节点一般大量随机地布置在监测区域内部或其附 近。通过自组织方式大量传感器自发构成网络。 传感 器节点采集到的数据通过初步的分析处理， 传送到监 测区域网关中心， 网关对数据进行压缩融合发送到汇 集节点， 汇集节点通过对信号加强， 最终传送到中央控 制机。用户可以通过中央控制机对无线传感器网络进 行管理． 发布监控任务以及收集所需监测数据 。 2 系统的总体方案 由于煤矿井下的无线传感器网路拓扑结构易发生 动态变化， 数据转发多跳的特点， 采用层次性的网络结 构可以确保网络的通畅与减少能量消耗 。一个适用煤
基于ZigBee的矿井环境监测与定位系统
ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｓ ｒ ｅ ｌ ｔ ａ ｉ ｍｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｏ ｗｎ ｈ ｏ ｌ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ， Ｒ ｅ ｌ－ ａ ｔ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｒｏ ｇ ｕ ｎ ｄ
摘要 ： 针 对 煤 矿 井 下有 线传 输 通 信 困难 、 信 息 传 递 不及 时 以 及 安 全 生产 等 问 题 ， 该文提 出
了基 于无 线 传 感 器 网络 与 以 太 网技 术相 结合 的矿 井环 境 监 测 与 定位 系统 的设 计 方 案 。 该
方 案 实现 了对 井 下环 境 参 数 的 实 时监 测 ， 并 实时 跟 踪 定 位 井 下 人 员 ， 为科 学 决 策提 供 了依 据 。该 系统 能 够 提 高矿 井 工作 面 的安 全 系数 ， 适用于矿井的安全管理 ， 具 有 较 高 的 实 用 性
产 的主要 能 源 ．在 经济 发 展 中发 挥 着 巨大 的作 用 。 作 为 煤炭 储 量 大 国的 中 国 ， 有 关 部 门虽 大 力整 治 煤 矿 的安全 问题 ．但 是重 特 大 安全 事 故 时有 发 生 ， 状 况 不 容 乐观 。事故 的突发 性 、 环 境 的 特殊 性 等 因 素
ｓ ｔ ａ ｆ ｆ ， ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ｄ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｆｅ ａ ｔ ｙ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ｆｅ ａ ｔ ｙ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ， ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ； ｍｉ ｎ ｅ ； ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ； ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ； Ｅｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ
基于Zigbee技术井下人员定位算法的研究和系统设计的开题报告
基于Zigbee技术井下人员定位算法的研究和系统设计的开题报告1. 研究背景及意义随着矿井深度和规模的不断扩大，对井下人员的监测和管理也越来越重要。
如今，大多数矿山仍然采用传统的人工巡检和监控方式，这种方式存在许多问题，如人员监管不严格、应急救援不及时等。
采用先进的无线传感器网络技术，可实现对井下人员的精准定位和监测，及时发现问题，加强对井下生产安全的保障。
Zigbee技术是一种低功耗，近距离，低速率的无线通信技术，非常适合在矿井等环境下使用。
该技术在无线传感器网络领域被广泛应用，可实现数据传输，并支持多个设备之间的协同工作。
基于Zigbee技术的井下人员定位系统能够提供准确的人员位置信息，加强对井下人员的监测和管理，提高矿山生产安全水平。
因此，研究和设计基于Zigbee技术的井下人员定位算法和系统具有重要的意义。
2. 研究问题和目标在矿井环境下，人员定位是一个复杂的问题。
由于矿井内部环境复杂，信号传输受到许多干扰，并且井下矿工经常在移动，同时可能会遮挡别人的信号等，这些因素都对人员定位精度造成了影响。
因此，本文的研究问题是：如何设计一种有效的基于Zigbee技术的井下人员定位算法，提高定位精度？本文的研究目标是设计和实现基于Zigbee技术的井下人员定位系统，实现对矿工的实时定位，并通过对系统性能的测试和分析，评估系统的效果和性能，并提出进一步改进的方案。
3. 研究内容和方案（1） Zigbee技术的概述和应用场景Zigbee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗，短距离，低速率的无线通信技术，具有低功耗，高可靠性和可扩展性等特点。
本文将介绍Zigbee技术的原理，研究其在无线传感器网络中的应用，以及在井下人员定位系统中应用的优势和限制。
（2）井下人员定位算法的研究本文将研究基于Zigbee技术的井下人员定位算法，分析井下矿工的移动方式和信号传输过程中的干扰因素，以提高定位精确度。
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》范文
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步，煤矿和其他井下作业的安全性和效率变得越来越重要。
井下定位技术是保障矿工安全和提高工作效率的关键手段之一。
然而，传统的有线定位系统存在诸多限制，如安装难度大、扩展性差等。
因此，研究基于无线技术的井下定位系统具有重要的实际意义。
本文将着重探讨基于ZigBee的井下无线定位系统的研究，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低复杂度等特点。
ZigBee网络可以构建出星型、树型和网状型等多种拓扑结构，适用于各种不同的应用场景。
在井下环境中，ZigBee技术可以有效地解决有线通信的局限性，为井下定位系统提供可靠的通信保障。
三、井下无线定位系统设计1. 系统架构设计基于ZigBee的井下无线定位系统主要由硬件设备和软件算法两部分组成。
硬件设备包括ZigBee通信模块、传感器模块、定位标签等；软件算法则负责信号处理、数据融合和定位计算等任务。
系统采用分层结构设计，包括感知层、网络层和应用层。
2. 信号传播模型在井下环境中，无线信号传播受到多种因素的影响，如巷道形状、材料、湿度等。
因此，建立准确的信号传播模型对于提高定位精度至关重要。
本文将结合井下实际情况，研究并建立适用于本系统的信号传播模型。
3. 定位算法设计定位算法是井下无线定位系统的核心部分。
本文将研究并设计基于ZigBee的井下无线定位算法，包括信号强度测距、时间差定位等多种方法。
通过融合多种算法，以提高定位精度和稳定性。
四、系统实现与测试1. 硬件设备选型与配置根据系统需求，选择合适的ZigBee通信模块、传感器模块和定位标签等硬件设备。
同时，对设备进行合理的配置和安装，以确保其正常工作。
2. 软件算法实现在软件方面，编写信号处理、数据融合和定位计算等算法程序。
基于ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监控中的应用
基于ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监控中的应用近年来，在以人为本的核心思想下，为了进一步保障井下作业人员的生命安全。
我国的矿井安全监测系统也有了长足的长进。
随着电子技术的进步和通讯技术的发展，无线数据传输和远程控制的要求也逐渐被重视起来。
ZigBee的无线传感器网络也逐步应用起来了。
标签：矿井监测；ZigBee；无线通信引言中国是一个世界级的矿业大国，矿业开采的安全问题显得十分重要。
而在现阶段，我国的安全生产管理体系落后，安全生产监控设备相对于发达国家来说依旧有很大的差距。
现有的安全生产监控设备大多以工业总线为基础，虽然其抗干扰性良好，可靠性高，但随着矿下作业的持续，以有线网络组成的安全信息网络不可避免的在灵活性，扩展性，抗突发事故能力等方便遭到了大众的质疑。
为了更好的解决这些问题，无线网络的引入以改善网路变显得顺理成章。
1 安全监控系统的设计基于ZigBee的无线传感器网络安全监控系统包括上位机，手机客户端，协调器节点和终端节点。
由终端节点负责收集井下的温湿度信息和气体浓度信息，通过2.4GHzISM频段无线传输给协调器节点。
再由协调器节点把相关的安全信息传递给上位机。
上位机可以通过系统内部专门架设的局域网与手机移动客户端互连，使得专用地面监控中心可以通过煤矿内部专用局域网与集团公司的总控制中心互连，从而使工作人员能够远程的进行状况进行监测。
主体框架如图1所示。
1.1 ZigBee协调器节点协调器使用了CC2530片上系统中的CC2530-F256芯片。
拥有包括SFR、DATA和CODE三个不同的存储器访问总线和一个调试接口以及一个中断控制器。
内存仲裁起位于系统中心，因为他通过SFR总线，把CPU和DMS的控制器和物理存储器与所有外设链接在一起。
8KB的SRAM具有超低功耗的特点，同时能够在数字部分掉电是保存自己的内容，使得ZigBee的睡眠模式能够得以实现。
同时CC2530-F256中的256KB闪存模块为芯片提供了巨大的非易失性存储空间，程序开发者把程序存储在其中，以保证再次上电后，设备可以再次使用相关的数据。
基于ZigBee技术的井下机车定位系统的研究
基于ZigBee技术的井下机车定位系统的研究无线通信在工业中已经得到了广泛的应用，主要使用在地形复杂且动态性能要求较高的通信需求场合。
在矿井生产中，井下机车的定位一直是自动化监控领域研究的热点。
文章研究了无线通信网络的特点，并提出采用ZigBee技术构建自动化井下机车定位系统，并通过RFID（射频识别）实现机车身份识别的设计方案，有效提高了机车定位的准确度和实时性，具有一定的应用价值。
标签：矿井；RFID；ZigBee；机车定位1 概述近年来，井下安全事故时有发生，严重威胁到了井下工作人员的生命安全，快速准确的定位技术可以有效提高井下生产的安全等级，在事故发生时也能在第一时间将井下的人员和车辆的分布情况通知地面；另一方面，随着井下工作面的不断延伸，机车的运行控制也越来越复杂，如何更有效地对井下机车进行实时定位与监管，已经成为自动化监控领域和煤矿安全领域研究的重点。
本设计的主要目标是通过ZigBee技术构建井下无线通信网络，在配合RFID技术实现动态的机车实时定位，以加强井下机车运行的监控力度。
2 ZigBee技术介绍ZigBee是一款基于IEEE 802.15.4协议的无线通讯技术，它的特点是传输距离较短、传输带宽较小、成本开销低廉、结构简单、低功耗，并支持全双工通信。
ZigBee技术广泛的应用在工业控制、智能家居、森林安防、水文勘探等实时性要求较高、传输带宽要求较小的无线通信场合，尤其在工矿企业中更为常见，由于工业中传输的指令和信号相对简单，并不需要太高的传输带宽，而对数据传输的实时性、可靠性和能耗有着较高的要求，这正是ZigBee网络的优势所在。
依据表1可以看出，在几种无线技术当中，ZigBee的最大优势就在于低功耗、低成本，在保证传输带宽可以满足控制信号传输需求的前提下，ZigBee网络可以极大地延长无线网络的生存周期，这对于井下环境复杂，供电受到严格限制的特点而言是非常合适的。
同时ZigBee网络的安装也非常方便，只需要在井下每隔一段距离设置固定节点即可，甚至可以利用原有已铺设好的网络来减少工作量，压缩安装成本。
《2024年基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》范文
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，井下作业的安全与效率问题愈发受到关注。
为了实现对井下人员的精准定位和安全管理，无线定位系统在井下环境中的应用逐渐得到推广。
ZigBee作为一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术，被广泛应用于井下无线定位系统中。
本文旨在研究基于ZigBee的井下无线定位系统，分析其技术原理、系统架构及性能特点，为井下安全管理和作业效率的提升提供技术支持。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，具有低功耗、低成本、低复杂度等特点。
它采用了跳频扩频（FHSS）的无线通信技术，能够实现数据在较远的距离上实现稳定的传输。
ZigBee在通信距离和范围方面具有良好的优势，尤其适用于井下等复杂环境中的无线通信需求。
三、井下无线定位系统架构基于ZigBee的井下无线定位系统主要由定位标签、协调器、路由器等部分组成。
其中，定位标签用于标识井下人员或设备的位置信息；协调器负责管理网络中的节点，实现数据的汇聚和传输；路由器则负责数据的转发和接收。
系统采用分布式网络架构，通过多个节点的协同工作，实现对井下环境的全面覆盖和精准定位。
四、系统工作原理基于ZigBee的井下无线定位系统采用信号传播原理实现定位。
首先，定位标签发送无线信号至协调器；协调器根据信号传播时间、强度等信息，计算标签与路由器之间的距离；路由器根据接收到的信号与自身的位置信息，实现数据的处理和转发；最终，通过多个节点的协同工作，实现对井下人员或设备的精准定位。
五、系统性能特点基于ZigBee的井下无线定位系统具有以下性能特点：1. 精准度高：通过多个节点的协同工作，实现对井下人员或设备的精准定位。
2. 稳定性好：采用跳频扩频（FHSS）的无线通信技术，能够在复杂环境中实现稳定的通信和数据传输。
3. 低功耗：ZigBee技术具有低功耗的特点，能够满足井下长时间工作的需求。
《2024年基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》范文
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，无线定位技术已广泛应用于各种领域，如室内导航、机器人探索等。
井下环境复杂，安全与定位尤为重要。
传统的井下定位方法由于存在各种局限性，无法满足当前矿山的复杂环境与高效生产的需求。
因此，本文针对这一现状，研究了基于ZigBee的井下无线定位系统，以实现对井下作业人员及设备的精准定位。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低复杂度、自组织网络等特点。
该技术适合应用于工业控制、环境监测等场景，特别是对数据传输速率要求不高但对系统稳定性要求较高的场景。
因此，采用ZigBee技术作为井下无线定位系统的基础技术，具有良好的适用性和实用性。
三、井下无线定位系统设计3.1 系统架构基于ZigBee的井下无线定位系统主要包括硬件层、通信层和应用层三个部分。
硬件层由多个ZigBee节点组成，负责信号的收发与数据的采集；通信层负责数据的传输与处理；应用层则负责将处理后的数据以直观的方式展示给用户。
3.2 节点布置在井下环境中，根据实际需求和地形特点，合理布置ZigBee 节点。
这些节点包括信标节点、未知节点和网关节点等。
信标节点用于提供位置信息，未知节点用于收集环境数据和位置信息，网关节点则用于连接井上与井下的通信网络。
3.3 信号传输与处理系统通过ZigBee节点的信号传输与接收，实现数据的实时采集与传输。
在接收端，系统对数据进行处理与分析，以获取目标的位置信息。
同时，采用算法优化技术，提高系统的定位精度和稳定性。
四、系统实现与测试4.1 硬件实现根据系统设计要求，选用合适的ZigBee模块和传感器等硬件设备，进行硬件的组装与调试。
同时，对硬件设备进行防水、防尘等处理，以适应井下复杂的环境。
4.2 软件实现根据系统需求，编写相应的软件程序。
包括节点的初始化、数据的采集与传输、信号的处理与分析等。
ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究的开题报告
ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究
的开题报告
一、研究背景
下井作业是一项非常危险的工作，人员安全成为关注的焦点。
在煤
矿等深层井下作业中，安全定位技术具有重要意义。
目前，常用的井下
人员定位系统主要有定向声波、定向无线电、红外线、超声波等。
但是，这些技术存在距离短、受干扰影响大、成本较高等问题。
而ZigBee无线网络技术具有低功耗、低成本、高效率、高数据可靠性等特点，因此其
在井下人员定位系统中具有广泛的应用前景。
二、研究内容
1. 井下人员定位系统的原理研究：对定向声波、定向无线电、红外线、超声波等井下人员定位系统的原理进行调研和分析，了解每种技术
的优缺点和适用场景。
2. ZigBee无线网络技术研究：对ZigBee无线网络技术的特点、基
本原理、通信协议、网络拓扑结构进行详细介绍和分析。
3. ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究：深入研究ZigBee无线网络技术在井下人员定位系统中的具体应用方案，包括节点
设计、通信协议、定位算法等，并进行实验验证。
4. 井下人员定位系统安全性研究：分析和研究井下人员定位系统的
安全性问题，主要包括数据传输安全和防止恶意干扰等问题，并提出相
应的解决方案。
三、研究意义
通过本研究，可以探究ZigBee无线网络技术在井下人员定位系统中的应用，并通过实验证明其在解决井下人员安全监测问题方面的优势。
同时，本研究也有助于提高井下作业的安全性，促进国家煤炭行业的可持续发展。
基于Zigbee技术的矿井无线通信系统的研究的开题报告
基于Zigbee技术的矿井无线通信系统的研究的开题报告一、研究背景和目的随着矿业行业的发展，矿井深度和规模不断增加，导致煤炭开采过程中的安全问题也越来越突出。
传统的有线通信系统由于存在布线难、维护成本高等问题难以满足现代矿业的需求，因此研究基于无线通信技术的矿井通信系统显得尤为迫切。
Zigbee技术是一种低功耗、短距离、低速率无线通信技术，具有很好的网络管理和安全性能，因此在物联网领域得到了广泛的应用。
本研究旨在利用Zigbee技术设计和实现一种矿井无线通信系统，以提高矿井内部的通信效率和安全性。
二、研究内容和方法本研究将通过以下几个方面来实现矿井无线通信系统的设计和实现：1. Zigbee技术的分析和应用研究：对Zigbee技术的特点、原理、网络结构以及应用场景进行深入分析和研究，为后续的系统设计提供技术支撑。
2. 矿井无线通信需求分析：对矿井内部通信的各种需求进行详细的分析，包括通信距离、信号强度、数据传输速率等方面，以确定矿井无线通信系统的具体需求。
3. 系统架构设计：基于上述需求分析以及Zigbee技术的特点和优势，设计和实现矿井无线通信系统的整体架构，包括网络拓扑结构、节点设备设计、通信协议等方面。
4. 系统实现和测试：根据系统架构的设计，对矿井无线通信系统进行实现和测试，验证系统的功能和性能，包括信号传输质量、数据传输速率、安全性等方面。
三、预期成果和意义本研究的预期成果包括基于Zigbee技术的矿井无线通信系统的设计与实现，以及相关技术论文和代码实现。
其中，矿井无线通信系统将具有灵活的网络拓扑结构、较高的通信速率和稳定的通信质量，为矿井内部的通信提供更完善的解决方案。
此外，该研究对于提高矿井安全生产水平、促进矿业行业创新和发展，以及推动无线通信技术在物联网领域的应用和发展都具有重要的意义。
基于ZigBee的机车无线定位方法研究
基于ZigBee的机车无线定位方法研究宁月松;谷战垒;何诚【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2011(000)009【摘要】Based on the analysis of application limitation while using mainstream wireless location technology in coal mine,a precision location method for underground personnel tracking based on SDSTW-TOA ranging and least-square method was proposed.The method＇s robustness against measurement error caused by wireless location equipment＇s crystal offset was proved.The feasibility and effectiveness of the method were verified by analyzing and comparing the experimental data.%本文以设计一个机车无线定位管理系统为目的,首先介绍了时下主流无线定位技术,分析了它们的优点和缺点,讨论了其在机车定位应用方面的局限性,并在此基础上提出了基于对称双边到达时间测距算法和最小二乘定位算法的车站机车精确定位方法。
证明了该方法对由于无线定位设备晶振频率差异导致的测量误差有较高的鲁棒性,具有比其他定位方法都高的定位精度,完全满足机车定位对精度的要求。
最后通过分析和比较实验数据,证明了该机车精确定位方法的可行性和有效性。
【总页数】4页(P29-32)【作者】宁月松;谷战垒;何诚【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.基于ZigBee技术的井下机车定位系统的研究 [J], 吴辉2.基于应答器与GPS联合定位实现驼峰推峰机车的无线机车信号 [J], 周暐3.基于Zigbee无线技术和粒子滤波的风电机组无线监测系统故障定位研究 [J], 马小娟;马常胜4.基于ZigBee无线传输的果园机车防撞防倾翻预警系统 [J], 杨柳;穆浩淼;邓钧文;宋雨瑶;刘武5.基于ZigBee无线传感网络的矿井机车定位系统的研究 [J], 陈君兰;周孟然;赵苍荣;陈方华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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Abstract : In order to achieve the low - cost and high - precision of self - positioning of wireless sensor net2 works , the paper researches and analyzes a improved localization algorithm based on DV - Hop algorithm. Connecting with the application prospects of coalmine inspection system , a new nodes localization algorithm in2 tegrated with robust least squares and the improved algorithm is suggested. Finally , an inspection system of mine - cars wireless sensor nodes localization under the coalmine based on ZigBee agreement is designed. The system will be more useful of mine - cars production management and improve security. Key words :wireless sensor network ; DV - Hop ; robust least squares ; mine - cars localization
-
1 2
x2
,| x| ≤c
-
c2 2
-
c|
x|
,| x| ≤c
(1) 上式中 :ε为污染率。从式中可以看出 ,在主区间 (| x| ≤c) 观测值服从正态分布 ,干扰区间 (| x| > c) 则 服从拉普拉斯分布。c 值一般取 1. 0～2. 0 之间。 设有相互独立的观测子样{ si } ,值权为{ pi } , i = 1 ,2 , …, n 。其单位权误差的概率密度为 :
为了实现本文描述的煤泥水浓度测量系统的主
要功能 ,应该至少具备以下条件 : 一是要具备图像 的 IΠO 功能 ;二是要具备强大的图像分析 、编辑 ,计
算等图像处理功能 ;三是要具备基于异常情况下的 自动终止和报错功能 。
5 结论
本文设计了一套煤泥水浓度测量系统 ,主要论 述煤泥水图像检测系统的基本设计思路以及硬件系 统 、软件系统的主要设计框架 ,目的在于最终获得较 为理想的煤泥水图像 。由于本文只做出了一个框架 性研究 ,因此 ,还有很多地方值得进一步深入探讨 。 参考文献 :
第 29 卷第 2010 年 3
3期 月
煤 炭 技 术 Coal Technology
Vol129 ,No103
Mar ,2010
基于 ZigBee 无线传感网络的矿井机车定位系统的研究
陈君兰 , 周孟然 , 赵苍荣 , 陈方华
(安徽理工大学 电气与信息工程学院 , 安徽 淮南 232001)
1 机车定位原理
1. 1 节点定位 在无线传感器网络中 ,因传感器节点数目众多 、
能量和体积有限 、随机布放以及可靠性差 ,对定位算 法和技术就提出了很高的要求 。目前已有很多专家 和学者致力于定位算法的研究 ,也提出了诸多可行 的方案 。然而这些方法都面临着如下问题 :定位精 度 、节点密度和功耗 。因此针对实际情况寻找合适 的定位算法对提高定位精度是至关重要的 。 1. 2 定位算法
0 引言
目前矿井机车运输系统大都是采用“信集闭”系
统 ,即信号 、集中 、闭塞系统 。其主要作用有 :保证机 车运输安全 、提高机车运输效率 、节省人员及降低能 源消耗等 。但是国内在开发矿井“信集闭”技术上存
天 ,2G的内存已经成为普通计算机的配置主流 ,因 此 ,对于本文所描述的试验过程来说 ,内存空间已经 不会构成障碍 。
针对传统矿井机车运输系统无法完成的任务 , 无线传感网络的自组织性 、节点随机布设和适应环 境的特点正好满足矿井监控系统的应用需求 。本文 设计了一种基于 ZigBee 的无线传感器网络节点定 位的矿井机车监控系统 ,可以实现对井下机车的跟 踪定位 ,具有较好的实用性 。
示 。设 △ABC 的外心为 O 点 ,距离节点 O 最近的传 感器节点为 D ,记为未知节点 。根据文献 [ 4 ] ,以锚 节点 O 和 A 、B 、C 3 个锚节点对所覆盖范围内的节 点进行定位可使定位精度得到提高 ,并能减少通信 流量 。具体步骤为 : (1) 确定 O 点位置 ; (2) 利用距 离 O 最近的锚节点 D 的实际通信距离实现与已知 锚节点 3 个锚节点的通信 ; (3) 确定 D 点实际距离 后 ,以 O 为辅助点将 △ABC 划分为 3 个小三角形 , 进而对 D 运用 DV - Hop 算法重新定位 。
摘 要 :为了实现无线传感器网络自身定位的低成本和高精度 ,本文研究和分析了一种改进的 DV - Hop 定位算法 ,提 出了一种将其与抗差最小二乘法相结合的新节点定位算法 ,并结合煤矿监测系统的应用前景 ,设计了一种基于 ZigBee 的无线传感器网络节点定位的煤矿井下机车监控系统 。此系统将更加便于矿井机车的生产管理 ,提高安全性 。 关键词 :无线传感网络 ; DV - Hop ; 抗差最小二乘法 ; 机车定位 中图分类号 :TD76 文献标识码 :A 文章编号 :1008 - 8725 (2010) 03 - 0176 - 04
(3) 未知节点执行三边测量法实现定位 。 此算法的缺点是只有在各向同性的密集网络中 校正值才能合理地估算出平均每跳距离 ,故存在一 定的误差 。 1. 3 改进的定位算法 本文所提出的改进算法是基于 DV - Hop 算法 的第 2 过程和第 3 过程 。 11311 利用已知的锚节点求出未知节点的位置 改进的具体过程如下 :在监测区域内布置 3 个 锚节点 A 、B 、C ,将它们组成 1 个三角形 ,如图 1 所
目前常用的抗差估计方法主要有 :绝对和极小 法 、Huber 法 、Tukey 双权法 、Hampel 法 、IGG 法 、An2 drews 正弦法 。本文选用 Huber 抗差估计法 。
Huber 分布属于污染正态分布 ,其概率密度为 :
f ( x) =
(1 - ε) (2π) - 1Π2 exp (1 - ε) (2π) - 1Π2 exp
第 3 期 陈君兰 ,等 :基于 ZigBee 无线传感网络的矿井机车定位系统的研究 ·177·
在一些问题 ,如经常出现无法操作道岔 ,总站不能对 分站控制范围内的信号机 、电动机撤机等进行控制 等故障 。而且有的设计单位看到煤矿迫切装备“信 集闭”系统的积极性 ,千方百计招揽了项目 ,而后粗 制滥造 ,系统达不到设计要求 ,甚至基本的联锁功能 都不能完成 ,致使设备长期不能正常投入运转 ,不但 不能为运输安全服务 ,反而给安全运输带来很大的 隐患 ,给国家造成不应有的损失 。
DV - Hop 算法是目前应用最广泛的定位算法 之一 ,其核心思想是将待定位节点到参考节点之间 的距离用传感器网络平均每跳距离和两者之间的跳 数的乘积来表示 。此算法的整个过程是 :
(1) 使用距离矢量交换协议 ,使网络中所有节点 获取与锚节点的位置和跳数信息 。锚节点据此计算 平均每跳距离 。
(2) 非锚节点利用接收到的跳数信息和平均每 跳距离计算与锚节点的实际距离 。
作者简介 :陈君兰 (1986 - ) ,女 ,安徽安庆人 ,硕士研究生 ,研究方向为无线传输技术的综合信息处理 , Tel :13956405305 , E mail :chenjunlan1986 @163. com。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Mine - cars Locating System of Underground Coalmine Based on
ZigBee Wireless Sensorn , ZHOU Meng - ran , ZHAO Cang - rong , CHEN Fang - hua
2003. [7 ] 崔屹. 数字图像处理技术及应用[ M] . 北京 :电子工业出版社 ,
2005. [8 ] 李庆利 ,等. 煤泥浮选泡沫数字图像处理中的边缘检测算法研
究[J ] . 选煤技术 ,2005 , (2) : 7 - 9. (责任编辑 吕瑶)
收稿日期 :2009 - 08 - 31 ;修订日期 :2009 - 11 - 23 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (50574005) ;安徽高校省级自然科学研究重点项目资助 ( KJ2009A023) ;安徽理工大学博 士基金资助项目
第二 ,对于在软件功能实现的选择而言 , Visual C + + 6. 0 及以上版本能够体现出强大的功能 ,因 此 ,整个软件开发可以在 Windows 环境下采用 Visual C + + 6. 0 及以上版本来完成 。因此 ,煤泥水浓度测 定系统开发的硬件和软件环境综合如下 : 计算机 ( Inter2. 8G CPU 及以上 ,256M RAM 及以上) ,软件环 境为 (Windows XP ,Visual C + + 6. 0 及以上版本) 。 4. 2 软件运行的条件分析
[1 ] Kenneth. R. Castleman. 朱志刚 , 等 [ 译 ] . 数字图像处理 [ M ] . 北 京 :电子工业出版社 ,2002.