登錄
注冊
RFID世界網(wǎng) >
技術(shù)文章 >
煤礦 >
正文
基于ZigBee技術(shù)的人員跟蹤定位系統(tǒng)設(shè)計
作者：佚名
來源：RFID世界網(wǎng)
日期：2011-09-08 11:38:58
摘要：采用ZigBee無線通信技術(shù)的人員跟蹤定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)井下人員的精確跟蹤定位，同時可以進行考勤和監(jiān)督管理。不僅在井下發(fā)生事故時發(fā)揮重要作用，而且可以用于日常的管理，整合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)使得功能更加完善，通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)監(jiān)控終端和井下工作人員的雙向通信。
背景與意義
能源工業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈所在，近年來，隨著石油資源的緊張、石油價格的飆升，煤炭行業(yè)的重要性和不可替代性也日益凸現(xiàn)。雖然近年來煤炭工業(yè)得到了很大發(fā)展，但是礦下塌方、瓦斯泄漏、井下滲水等災(zāi)害事故時刻都在威脅著礦井工作人員的生命安全。井下復(fù)雜的地形給礦工撤離和事故搶救帶來了極大的困難。因此，在事故發(fā)生之后，快速、準確地報告井下工作人員的位置和情況，對于救援工作的開展就有著極為重要的意義。
根據(jù)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國可用煤炭總儲量接近1900億噸。我國煤炭資源豐富，煤炭是我國能源結(jié)構(gòu)中的支柱。煤炭安全生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟安全生產(chǎn)中占有重要的地位。然而，我國煤礦與世界各主要產(chǎn)煤國家比較，礦井下地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，開采安全問題較多，而且自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。近年來，我國煤礦事故仍然較多，個別地區(qū)重、特大事故頻有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年來中國煤炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的35％，可事故傷亡人數(shù)卻占世界傷亡人數(shù)的80％。輕則造成經(jīng)濟損失，重則造成人員傷亡，安全問題己經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。不斷加強災(zāi)害預(yù)防、事故救助等措施已成為當(dāng)務(wù)之急。隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)工作的日益重視，煤礦現(xiàn)代化管理的需求，礦井人員定位及煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)越來越體現(xiàn)出其重要性，實現(xiàn)井下人員定位和各種安全生產(chǎn)要素以及井下環(huán)境參數(shù)(如瓦斯、溫度、風(fēng)速等環(huán)境指標)的自動采集尤為重要。它們在煤礦安全生產(chǎn)方面具有舉足輕重的作用。國內(nèi)各采礦企業(yè)也紛紛開始研究部署井下人員安全管理系統(tǒng)。
隨著對煤礦安全生產(chǎn)要求的不斷提高，開發(fā)出可靠有效的人員跟蹤定位，對于改善煤礦安全生產(chǎn)具有很大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值?，F(xiàn)代化的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)除了實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)控之外，還應(yīng)包括對設(shè)備和人員的監(jiān)控，通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)井下人員和設(shè)備的管理和調(diào)度，提高生產(chǎn)效率和安全性。因此，使用無線通信技術(shù)，建立以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)己經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理的需求。
國內(nèi)有不少企業(yè)從事井下人員安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)。這些系統(tǒng)基本上都是采RFID(RadioFrequencyIdentification射頻識別)技術(shù)，工作人員攜帶RFID電子標簽，通過在礦井進口處以及一些關(guān)鍵通道口使用射頻卡讀取的方法對下井人員進行登記記錄。但這種系統(tǒng)實際上僅僅是一種考勤記錄系統(tǒng)，而非真正的人員定位跟蹤系統(tǒng)。澳大利亞的NLTechnologies公司研發(fā)了采用433MHz有源RFID標簽跟蹤和管理地下作業(yè)的礦工和車輛的跟蹤管理系統(tǒng)，目前正在申請本質(zhì)安全認證，并將在2007年7月底開始在澳大利亞昆士蘭州的英倫礦務(wù)(AngleCoalAus砌ia)安裝、實驗。該RFID標簽通信距離能達到30-50米。但是這類通信技術(shù)遠距離傳輸時通信速率較低，需采用電纜連接，故造價較高，安裝施工不方便。另外基站成本較高，如礦井全覆蓋，將極大的提高系統(tǒng)成本。ZigBee技術(shù)是一種新興的最具代表性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，具有統(tǒng)一技術(shù)標準和低成本、功耗等特點。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測，將有效地提高煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控管理水平。
基于ZigBee技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)
ZigBee技術(shù)是基于IEEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它可嵌入各種設(shè)備中，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，其主要目標市場是工業(yè)、家庭以及醫(yī)學(xué)等需要低功耗、低成本無線通信的應(yīng)用。雖然前有Bluetooth，后有UWB，但是Zigbee技術(shù)在功耗、成本上有著獨特的優(yōu)越性，逐漸顯示了其雄厚的發(fā)展?jié)摿?，ZigBee技術(shù)無疑將成為未來無線定位應(yīng)用的上佳選擇。
監(jiān)控中心可以廣播報警信號或通知到移動終端，終端設(shè)備可以發(fā)送異常求救信號到監(jiān)控中心。更加便于情況異常時人員的及時撤離和開展營救。在生產(chǎn)管理調(diào)度室里，主機實時顯示井下管理人員、技術(shù)人員、工作人員的位置和流向，為指揮調(diào)度生產(chǎn)作出優(yōu)化決策，使生產(chǎn)指揮快捷、準確，提高生產(chǎn)效率。在情況異常或事故發(fā)生后，可以通過主機查詢事故發(fā)生前各區(qū)域，特別是事故發(fā)生區(qū)域的人員分布和身份信息。在主干通信線路沒遭到破壞的情況下，無線網(wǎng)絡(luò)仍可以監(jiān)測井下各工作面的環(huán)境和遇險后工作人員的動態(tài)情況。無線網(wǎng)絡(luò)傳送信息到監(jiān)控中心，便于開展快速而有效的營救方案，爭取寶貴的救援時間，最大限度地降低事故所帶來的損失。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)中包含了四種設(shè)備，分別為協(xié)調(diào)器、路由參考節(jié)點、普通參考節(jié)點、移動節(jié)點。協(xié)調(diào)器和路由參考節(jié)點是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的全功能節(jié)點，普通參考節(jié)點和移動節(jié)點都是半功能節(jié)點。前三種節(jié)點都是固定節(jié)點，節(jié)點間都是通過無線方式通訊。協(xié)調(diào)器在有通信電纜的地方通過RS-232接口與現(xiàn)有的通信電纜相連接，通過交換機再將信息上傳至終端管理計算機。其各部分的作用如下：
協(xié)調(diào)器作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，負責(zé)發(fā)起、組織、管理ZigBee網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器與上位機相連，將參考節(jié)點和移動節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送至上位機；
路由參考節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)路由功能，通過路由節(jié)點可以拓展ZigBee網(wǎng)絡(luò)的通訊范圍。路由參考節(jié)點可以管理連接在它下的普通參考節(jié)點。在定位上，它和普通參考節(jié)點具有相同功能；
普通參考節(jié)點主要用于定位。在接收到移動節(jié)點的定位請求后，將自身信息傳送給移動節(jié)點；
移動節(jié)點發(fā)起定位請求，從參考節(jié)點處獲得位置參考信息后計算位置并向協(xié)調(diào)器返回坐標。
按設(shè)備，該系統(tǒng)可分為井上設(shè)備和井下設(shè)備兩部分。井上設(shè)備主要包括位于生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度中心的數(shù)據(jù)傳輸接口、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、系統(tǒng)維護終端和客戶終端等設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸接口主要負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)井下設(shè)備和地面主機之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。井下設(shè)備包括定位分站、基準定位器、移動定位終端，移動定位終端由井下工作人員隨身攜帶。
定位分站、基準定位器和移動定位終端組成了ZigBee網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)。定位分站作為一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器(Coordinator)，負責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建、管理和維護，為其所創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偨Y(jié)點，也是無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的接口。定位基準器充當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中路由器(Router)的角色，與井下工作人員攜帶的移動定位終端通信，獲得移動定位終端113、RSSI等信息并傳送給定位分站。同時基準定位器還提供在礦井中的實際坐標，移動定位終端的定位坐標是根據(jù)此信息與RSSI值計算得出。
基準定位器使用普通或功率增強型ZigBee模塊，無線傳輸距離可達50-200m，基準定位器之間距離配置為50～100m，可根據(jù)井下巷道實際情況調(diào)整。移動定位終端組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量龐大的RFD(ReducedFunctionDevice精簡功能設(shè)備)。移動定位終端定時向無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送包含其自身ID信息的數(shù)據(jù)包，并查詢是否有監(jiān)控中心發(fā)送給它的數(shù)據(jù)。
環(huán)境監(jiān)測分站采集各種傳感器的數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控中心，可作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器或RFID。
一個典型的ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件部分主要由微處理器模塊，無線通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊以及其他一些外圍電路和模塊組成。如下圖所示。
根據(jù)國家有關(guān)煤礦井下人員管理系統(tǒng)的規(guī)定及跟蹤定位系統(tǒng)的研究，對移動定位終端的要求如下：
(1)電池：移動定位終端采用不可更換電池的電池壽命應(yīng)不小于2年：采用可更換電池的電池壽命不應(yīng)小于6個月，且每次沖滿電后應(yīng)能保證連續(xù)工作7天以上。
(2)發(fā)生意外井下人員請求幫助時，移動定位終端應(yīng)具有呼叫告急功能。
(3)應(yīng)具有電池低電壓報警功能。
(4)移動定位終端的無線傳輸距離應(yīng)不小于10米。
(5)宜具有語音提示功能。
(6)移動定位終端宜小巧輕便。
根據(jù)要求，本文設(shè)計的移動定位終端結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：
3.1硬件設(shè)計
3..1芯片選擇與外圍電路設(shè)計
3.1.1Zigbee芯片的選擇：cc2430。目前ZigBee技術(shù)提供方式有三種：
1)ZigBeeRF+MCU；
2)單芯片集成SOC；
3)單芯片內(nèi)置ZIGBEE協(xié)議棧＋外掛芯片。
結(jié)束語
采用ZigBee無線通信技術(shù)的人員跟蹤定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)井下人員的精確跟蹤定位，同時可以進行考勤和監(jiān)督管理。不僅在井下發(fā)生事故時發(fā)揮重要作用，而且可以用于日常的管理，整合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)使得功能更加完善，通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)監(jiān)控終端和井下工作人員的雙向通信。開發(fā)礦井人員跟蹤定位系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的需求，將在煤礦安全生產(chǎn)和管理中發(fā)揮重要的作用，具有先進性、實用性和社會價值。
能源工業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈所在，近年來，隨著石油資源的緊張、石油價格的飆升，煤炭行業(yè)的重要性和不可替代性也日益凸現(xiàn)。雖然近年來煤炭工業(yè)得到了很大發(fā)展，但是礦下塌方、瓦斯泄漏、井下滲水等災(zāi)害事故時刻都在威脅著礦井工作人員的生命安全。井下復(fù)雜的地形給礦工撤離和事故搶救帶來了極大的困難。因此，在事故發(fā)生之后，快速、準確地報告井下工作人員的位置和情況，對于救援工作的開展就有著極為重要的意義。
根據(jù)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國可用煤炭總儲量接近1900億噸。我國煤炭資源豐富，煤炭是我國能源結(jié)構(gòu)中的支柱。煤炭安全生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟安全生產(chǎn)中占有重要的地位。然而，我國煤礦與世界各主要產(chǎn)煤國家比較，礦井下地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，開采安全問題較多，而且自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。近年來，我國煤礦事故仍然較多，個別地區(qū)重、特大事故頻有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，近幾年來中國煤炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的35％，可事故傷亡人數(shù)卻占世界傷亡人數(shù)的80％。輕則造成經(jīng)濟損失，重則造成人員傷亡，安全問題己經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。不斷加強災(zāi)害預(yù)防、事故救助等措施已成為當(dāng)務(wù)之急。隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)工作的日益重視，煤礦現(xiàn)代化管理的需求，礦井人員定位及煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)越來越體現(xiàn)出其重要性，實現(xiàn)井下人員定位和各種安全生產(chǎn)要素以及井下環(huán)境參數(shù)(如瓦斯、溫度、風(fēng)速等環(huán)境指標)的自動采集尤為重要。它們在煤礦安全生產(chǎn)方面具有舉足輕重的作用。國內(nèi)各采礦企業(yè)也紛紛開始研究部署井下人員安全管理系統(tǒng)。
隨著對煤礦安全生產(chǎn)要求的不斷提高，開發(fā)出可靠有效的人員跟蹤定位，對于改善煤礦安全生產(chǎn)具有很大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值?，F(xiàn)代化的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)除了實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)控之外，還應(yīng)包括對設(shè)備和人員的監(jiān)控，通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)井下人員和設(shè)備的管理和調(diào)度，提高生產(chǎn)效率和安全性。因此，使用無線通信技術(shù)，建立以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)己經(jīng)成為煤礦安全生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理的需求。
國內(nèi)有不少企業(yè)從事井下人員安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)。這些系統(tǒng)基本上都是采RFID(RadioFrequencyIdentification射頻識別)技術(shù)，工作人員攜帶RFID電子標簽，通過在礦井進口處以及一些關(guān)鍵通道口使用射頻卡讀取的方法對下井人員進行登記記錄。但這種系統(tǒng)實際上僅僅是一種考勤記錄系統(tǒng)，而非真正的人員定位跟蹤系統(tǒng)。澳大利亞的NLTechnologies公司研發(fā)了采用433MHz有源RFID標簽跟蹤和管理地下作業(yè)的礦工和車輛的跟蹤管理系統(tǒng)，目前正在申請本質(zhì)安全認證，并將在2007年7月底開始在澳大利亞昆士蘭州的英倫礦務(wù)(AngleCoalAus砌ia)安裝、實驗。該RFID標簽通信距離能達到30-50米。但是這類通信技術(shù)遠距離傳輸時通信速率較低，需采用電纜連接，故造價較高，安裝施工不方便。另外基站成本較高，如礦井全覆蓋，將極大的提高系統(tǒng)成本。ZigBee技術(shù)是一種新興的最具代表性的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，具有統(tǒng)一技術(shù)標準和低成本、功耗等特點。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測，將有效地提高煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控管理水平。
基于ZigBee技術(shù)的礦井人員定位系統(tǒng)
ZigBee技術(shù)是基于IEEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它可嵌入各種設(shè)備中，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，其主要目標市場是工業(yè)、家庭以及醫(yī)學(xué)等需要低功耗、低成本無線通信的應(yīng)用。雖然前有Bluetooth，后有UWB，但是Zigbee技術(shù)在功耗、成本上有著獨特的優(yōu)越性，逐漸顯示了其雄厚的發(fā)展?jié)摿?，ZigBee技術(shù)無疑將成為未來無線定位應(yīng)用的上佳選擇。
監(jiān)控中心可以廣播報警信號或通知到移動終端，終端設(shè)備可以發(fā)送異常求救信號到監(jiān)控中心。更加便于情況異常時人員的及時撤離和開展營救。在生產(chǎn)管理調(diào)度室里，主機實時顯示井下管理人員、技術(shù)人員、工作人員的位置和流向，為指揮調(diào)度生產(chǎn)作出優(yōu)化決策，使生產(chǎn)指揮快捷、準確，提高生產(chǎn)效率。在情況異常或事故發(fā)生后，可以通過主機查詢事故發(fā)生前各區(qū)域，特別是事故發(fā)生區(qū)域的人員分布和身份信息。在主干通信線路沒遭到破壞的情況下，無線網(wǎng)絡(luò)仍可以監(jiān)測井下各工作面的環(huán)境和遇險后工作人員的動態(tài)情況。無線網(wǎng)絡(luò)傳送信息到監(jiān)控中心，便于開展快速而有效的營救方案，爭取寶貴的救援時間，最大限度地降低事故所帶來的損失。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)中包含了四種設(shè)備，分別為協(xié)調(diào)器、路由參考節(jié)點、普通參考節(jié)點、移動節(jié)點。協(xié)調(diào)器和路由參考節(jié)點是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的全功能節(jié)點，普通參考節(jié)點和移動節(jié)點都是半功能節(jié)點。前三種節(jié)點都是固定節(jié)點，節(jié)點間都是通過無線方式通訊。協(xié)調(diào)器在有通信電纜的地方通過RS-232接口與現(xiàn)有的通信電纜相連接，通過交換機再將信息上傳至終端管理計算機。其各部分的作用如下：
協(xié)調(diào)器作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，負責(zé)發(fā)起、組織、管理ZigBee網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器與上位機相連，將參考節(jié)點和移動節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送至上位機；
路由參考節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)路由功能，通過路由節(jié)點可以拓展ZigBee網(wǎng)絡(luò)的通訊范圍。路由參考節(jié)點可以管理連接在它下的普通參考節(jié)點。在定位上，它和普通參考節(jié)點具有相同功能；
普通參考節(jié)點主要用于定位。在接收到移動節(jié)點的定位請求后，將自身信息傳送給移動節(jié)點；
移動節(jié)點發(fā)起定位請求，從參考節(jié)點處獲得位置參考信息后計算位置并向協(xié)調(diào)器返回坐標。
按設(shè)備，該系統(tǒng)可分為井上設(shè)備和井下設(shè)備兩部分。井上設(shè)備主要包括位于生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度中心的數(shù)據(jù)傳輸接口、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、系統(tǒng)維護終端和客戶終端等設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸接口主要負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)井下設(shè)備和地面主機之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。井下設(shè)備包括定位分站、基準定位器、移動定位終端，移動定位終端由井下工作人員隨身攜帶。
定位分站、基準定位器和移動定位終端組成了ZigBee網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)。定位分站作為一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器(Coordinator)，負責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建、管理和維護，為其所創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偨Y(jié)點，也是無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的接口。定位基準器充當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中路由器(Router)的角色，與井下工作人員攜帶的移動定位終端通信，獲得移動定位終端113、RSSI等信息并傳送給定位分站。同時基準定位器還提供在礦井中的實際坐標，移動定位終端的定位坐標是根據(jù)此信息與RSSI值計算得出。
基準定位器使用普通或功率增強型ZigBee模塊，無線傳輸距離可達50-200m，基準定位器之間距離配置為50～100m，可根據(jù)井下巷道實際情況調(diào)整。移動定位終端組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量龐大的RFD(ReducedFunctionDevice精簡功能設(shè)備)。移動定位終端定時向無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送包含其自身ID信息的數(shù)據(jù)包，并查詢是否有監(jiān)控中心發(fā)送給它的數(shù)據(jù)。
環(huán)境監(jiān)測分站采集各種傳感器的數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控中心，可作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器或RFID。
一個典型的ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件部分主要由微處理器模塊，無線通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊以及其他一些外圍電路和模塊組成。如下圖所示。
根據(jù)國家有關(guān)煤礦井下人員管理系統(tǒng)的規(guī)定及跟蹤定位系統(tǒng)的研究，對移動定位終端的要求如下：
(1)電池：移動定位終端采用不可更換電池的電池壽命應(yīng)不小于2年：采用可更換電池的電池壽命不應(yīng)小于6個月，且每次沖滿電后應(yīng)能保證連續(xù)工作7天以上。
(2)發(fā)生意外井下人員請求幫助時，移動定位終端應(yīng)具有呼叫告急功能。
(3)應(yīng)具有電池低電壓報警功能。
(4)移動定位終端的無線傳輸距離應(yīng)不小于10米。
(5)宜具有語音提示功能。
(6)移動定位終端宜小巧輕便。
根據(jù)要求，本文設(shè)計的移動定位終端結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：
3.1硬件設(shè)計
3..1芯片選擇與外圍電路設(shè)計
3.1.1Zigbee芯片的選擇：cc2430。目前ZigBee技術(shù)提供方式有三種：
1)ZigBeeRF+MCU；
2)單芯片集成SOC；
3)單芯片內(nèi)置ZIGBEE協(xié)議棧＋外掛芯片。
結(jié)束語
采用ZigBee無線通信技術(shù)的人員跟蹤定位系統(tǒng)，可以實現(xiàn)井下人員的精確跟蹤定位，同時可以進行考勤和監(jiān)督管理。不僅在井下發(fā)生事故時發(fā)揮重要作用，而且可以用于日常的管理，整合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)使得功能更加完善，通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)監(jiān)控終端和井下工作人員的雙向通信。開發(fā)礦井人員跟蹤定位系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的需求，將在煤礦安全生產(chǎn)和管理中發(fā)揮重要的作用，具有先進性、實用性和社會價值。
