煤礦井下安全監(jiān)測與人員定位系統(tǒng)的應用研究.pdf

1、煤礦安全監(jiān)測技術是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。鑒于現(xiàn)有安全監(jiān)測設備采用技術的局限性以及設備工作環(huán)境的特殊性，需要進一步提高該類設備的性能。在深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡的基礎上，結合參考當前煤礦安全監(jiān)測設備的各項技術指標，設計的基于無線傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全監(jiān)測和人員定位系統(tǒng)將為煤礦事故避免及礦井員工安全提供更高的保障。 通過深入研究國內外礦井安全監(jiān)測技術，并對我國煤礦安全監(jiān)測設備的現(xiàn)狀進行了分析，提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全監(jiān)測和

2、人員定位系統(tǒng)的總體方案。該方案闡述了系統(tǒng)的總體結構、各部分的功能以及性能指標。完整的安全監(jiān)測和人員定位系統(tǒng)的總體方案的設計，為系統(tǒng)各個部分的具體開發(fā)提供依據(jù)；為了適應煤礦井下工作環(huán)境，在現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡結點的基礎上，設計了采用CC2420芯片為射頻通信模塊的無線傳感器網(wǎng)絡結點。根據(jù)實際環(huán)境的需求，結點硬件具有瓦斯、溫度傳感器電路，并編寫了人員定位，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)收發(fā)等模塊軟件；通過對煤礦井下網(wǎng)絡拓撲方式及連通性的研究分析，并

3、參考無線傳感器網(wǎng)絡經(jīng)典的路由協(xié)議，設計了基于距離有效性的層次路由協(xié)議。協(xié)議以結點間的最小距離為條件建立路由，層次化的設計思想更加適應網(wǎng)絡拓撲結構的變化。針對網(wǎng)絡通信可靠性的要求，設計了多路徑作為保障。通過omnet++仿真測試，該協(xié)議在路由建立，維護和數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)等方面具有良好性能；針對礦井員工定位的需求，設計了基于RSSI的協(xié)同定位算法。該定位算法以結點內的地理坐標為依據(jù)，按照結點主次，采用極大似然估計法對結點位置的坐標進行計算，獲得