无线传感器网络在煤矿井下人员定位系统中的应用研究

论文摘要

目前,国家对煤矿安全生产的重视程度己经提高到前所未有的高度。但是矿难事故依然不断的发生,而灾难发生后,抢险救灾的不力也暴露出目前煤矿监控系统的弊端:监控系统对入井人员管理困难,井上人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况。本文分析了国内外矿井人员管理系统的研究与发展,论证了ZigBee技术用于矿井通信的可行性,搭建了一个基于ZigBee技术的无线传感器网络,并以此为基础设计了一个新型的矿井人员管理系统——基于ZigBee的煤矿井下人员定位系统。该系统利用无线信标实时对随身携带无线定位传感器的矿工进行定位和身份识别,一方面实现了井下人员的考勤管理,另一方面为查询矿井中的人员分布情况提供了依据,从而实现煤炭企业的高效、安全管理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题国内外发展状况
• 1.3 课题研究的实际价值和理论意义
• 1.4 课题的主要内容
• 1.5 课题的研究背景和创新点
• 1.6 课题的结构安排
• 2 ZigBee 技术
• 2.1 IEEE802.15.4 标准和 ZigBee 协议概述
• 2.2 ZigBee 无线网络的构成与拓扑结构
• 2.3 ZigBee 与其他无线通信方式的比较
• 2.4 ZigBee 与 RFID 技术的比较
• 2.5 ZigBee 技术的应用前景
• 2.6 本章小结
• 3 无线传感器网络及其定位技术
• 3.1 无限传感器定位的基本方法及分类
• 3.2 基于距离测量值（range-based）的定位基本原理
• 3.3 节点定位计算方法
• 3.4 本系统使用的定位算法
• 3.5 系统定位判定过程
• 3.6 组队定位方法
• 3.7 本章小结
• 4 系统硬件部分设计
• 4.1 系统组成
• 4.2 系统工作过程
• 4.3 系统芯片选择
• 4.4 标识卡设计
• 4.5 人员定位分站设计
• 4.6 地面监控中心主协调器节点设计
• 4.7 系统建立过程
• 4.8 系统仍需注意问题
• 4.9 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 软件环境简介
• 5.2 系统后台程序功能和组成部分
• 5.3 总体程序设计
• 5.4 系统数据保存
• 5.5 监控计算机软件系统
• 5.6 本章小结
• 6 系统测试
• 6.1 测试场景描述
• 6.2 测试过程及结果分析
• 6.3 本章小结
• 7 总结和展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 进一步的研究方向展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学位论文内容相关的学术论文及科研成果