ZigBee技術及其在礦山中的應用
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3．ZigBee在礦山中的應用
利用ZigBee無線網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)井下人員的定位和各種安全生產要素以及井下環(huán)境（如瓦斯、溫度、濕度等環(huán)境指標）的無人自動采集。從而，在事故發(fā)生前，安全生產監(jiān)控中心，可以隨時掌握井下不同位置的各種安全生產的要素。從而采取積極有效的預防措施；事故發(fā)生后，可以掌握事故發(fā)生當時，甚至事故發(fā)生后相當一段時間內，井下工作人員的具體分布位置，不同位置的瓦斯?jié)舛鹊惹闆r，從而制定及時有效的搶救措施，并實施有效的現(xiàn)場搶救指揮。
3．1 建立定位網(wǎng)絡
根據(jù)現(xiàn)場實際需要，沿坑道每隔一定距離（50 - 500米）在坑道頂部設置一個ZigBee網(wǎng)絡模塊（可采用電池驅動或使用其他電源），同時在其他需要定位和網(wǎng)絡連接的地方，也安置一個ZigBee網(wǎng)絡模塊；為了避免井下環(huán)境對無線信號的干擾，所有無線網(wǎng)絡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式，而且，每個模塊都有接收信號強弱指示功能（RSSI）。
所安置的網(wǎng)絡模塊將自動組成一個ZigBee通信網(wǎng)絡[6]，在布置網(wǎng)絡模塊的位置時，注意應使每個模塊至少可與兩個以上的模塊進行通信，即避免單線聯(lián)系以保證ZigBee 網(wǎng)絡通信的可靠性。這個通信網(wǎng)絡實際就是一個定位網(wǎng)絡，每一個網(wǎng)絡節(jié)點就是一個定位點，不同的是，ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點體積要小得多，耗電也小，而且網(wǎng)絡節(jié)點之間的通信，不需要使用光纖或通信電纜連接。
3．2 建立移動目標的無線身份碼
每一個需要定位的移動目標（例如礦工），都需要隨身攜帶一個無線身份卡，或固定在安全帽上的一個紐扣電池驅動的全封閉的模塊約（50 x 40 x 8 mm）大小，每個模塊的發(fā)射功率小于1mW.
為了增加電池使用壽命，無線身份模塊每隔10 C 30 秒發(fā)射一個身份碼信號。為了避免井下環(huán)境對無線信號的干擾，所有無線身份卡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式；該無線身份模塊與瓦斯探測傳感器等相連，當出現(xiàn)瓦斯超標時，該無線模塊可以立即通過ZigBee網(wǎng)絡,將報警信號傳往監(jiān)控中心，必要時，將同時啟動其它聯(lián)動的應急設備；
3．3 移動目標位置的確定
當移動目標在不同的位置發(fā)射身份碼信號時，如果定位精度要求不高，坑道情況比較復雜時，人員密度較高時，則將任何一個接收到該移動目標身份碼信息的網(wǎng)絡節(jié)點位置，當作移動目標位置，這種方法往往需要較小的網(wǎng)絡節(jié)點間距（例如50米），和較小的無線身份模塊的發(fā)射功率。
當定位精度要求較高，坑道環(huán)境相對簡單時，則可使用兩點信號強度定位法；即當移動目標在不同的位置發(fā)射身份碼信號時，處于該移動目標兩端的網(wǎng)絡節(jié)點，因距該移動目標距離遠近的不同，所收到的信號強度也不同。 ZigBee網(wǎng)絡將把該移動目標身份碼，以及在相應的兩個網(wǎng)絡節(jié)點接收到該身份碼時的信號強度傳往控制中心，通過簡單計算，再加上現(xiàn)場實測效正，很容易確定該移動目標的位置。
在使用以上方法定位時，為了進一步提高定位的準確性，還需要對網(wǎng)絡節(jié)點，移動目標節(jié)點收發(fā)機的接收靈敏度，和發(fā)射功率進行適當?shù)恼{整。
4.結束語
ZigBee所具有的短距離、低成本、低功耗、易實現(xiàn)、安全可靠的優(yōu)點非常適合于礦山井下環(huán)境監(jiān)測、人員定位。這是一種適用于大中型礦井的無線網(wǎng)絡，能夠有效的了解礦山井下運行環(huán)境參數(shù)，及時調度生產，防止事故的發(fā)生，安全生產。在大中礦井和工廠具有良好的推廣應用前景。
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