专业毕业论文平台
主页 > 论文中心 > 计算机论文 > > 正文显示
英语论文范文|英语论文|英语论文
计算机论文 GIS和Zigbee在煤矿井下人员实时定位的应用
论文库:计算机论文 时间:2020-08-30 点击:

摘要:文章主要引见GIS技术、Zigbee技术和CC2430芯片概略,依据RSSI定位和三边丈量算法原理,提出采用GIS技术与Zigbee技术相分离组建而成的煤矿井下人员实时定位设计,该设计能真正完成对井下人员全方位的实时定位,具有功耗低和本钱低廉的特性。


关键词:煤矿;天文信息系统;Zigbee;CC2430;定位

中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1006-8937 (2010) 03-0047-02

GIS and Zigbee in underground coal mine personnel real-time .

location applications

ZHANG Zhi,ZHANG Lin

(School of Information Communication Engineering Electrical ,Sichuan University, Chengdu,Sichuan 610065 China)

Abstract: This paper introduces GIS technology,Zigbee technology and CC2430 chip profiles,according to RSSI measurement algorithm to locate and triangular principle,the use of GIS technology and Zigbee technology,founded by combining real-time positioning personnel coal mine design,the design can truly realize underground staff on the full range of real-time positioning, with low power consumption and low cost characteristics.

Keywords:coal mine ; GIS(Geographic Information Systems) ; Zigbee ; CC2430 ;location

目前的煤矿监控设计在井下根本上采用的是有线的信号传输方式,使得其设备工作在固定的位置,挪动性差,这就不可防止地形成了监控死角,难以对井下人员完成全方位实时定位。而井下环境恶劣,一旦发作事故,无法实时理解定位人员所在位置,提供给急救援也就无从谈起。本文提出运用当前的GIS技术,将井下信息与电子地图分离起来,树立GIS与Zigbee相分离的井下平安消费监控设计,完成井下人员实时定位,为平安消费和防灾救灾提供信息支持。

1 GIS技术和Zigbee技术

1.1 GIS技术

GIS (Geographic Information Systems)即天文信息系统,它集计算机科学、天文学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学等学科为一体,以天文空间为根底,对地球上存在的事物停止成图,在天文测绘、交通、能源、林业等众多的范畴具有适用价值,是一种基于计算机科学的工具。GIS技术的主要特性是:将表格型的数据(数据库,电子表格文件或直接在程序中输入)转换为天文图形显现,并对其停止阅读和剖析;能管理具有空间属性的各种实体信息,对其施行动态检测和比拟。例如人类、街道道路、大厦等;天文显现范围宽广。可从偌大的地球地图到纷繁复杂的小区地图;经过数据搜集、空间剖析来制定科学合理的决策和评价,从而进步经济效益。

1.2 Zigbee技术

Zigbee是一种用于短间隔范围内、低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通讯技术。它大致由物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层组成,其物理层和媒体接入控制层采用了IEEE802.15.4规范,而其网络层和应用层则由Zigbee联盟定义,便于各个厂商的设备能互相兼容。Zigbee技术的主要特性是:传输牢靠,抗干扰强;平安,Zigbee技术提供了数据完好性检查权功用,加密算法采用AES-128/64/32,并且各应用能够灵敏地肯定其平安属性,使网络平安可以得到更有效的保证;速度快,间隔远,Zigbee具有两个物理层,即2.4 GHz物理层和868—915 MHz物理层,其速度为250 kb/s和20—40 kb/s,传输间隔能够到达30—70m,假如扩展信号,传输间隔超越百米;网络容量大,1个Zigbee网络最多能够容254个从设备和1个主设备,并且多个Zigbee网络间能够直接互连;Zigbee节点的体积小,装置便当,其本钱较低,所以便于井下无线定位中采用。

2人员实时定位设计

2.1 RSSI定位

本设计采用基于RSSI(Received Signal Strength Indicator)的定位,在基于接纳信号强度指示RSSI的定位中,已知发射节点的发射信号强度,接纳节点依据收到信号的强度,计算出信号的传播损耗,应用理论和经历模型将传输损耗转化为间隔,再应用已有的算法计算出节点的位置。该技术主要运用RF信号,因传感器节点自身具有无线通讯才能,故其是一种低功率、低价的测距技术。

2.2三边丈量法原理

传感器节点定位算法很多,三边丈量法是最典型的一种。经过RSSI值得出未知节点到3个信标节点的间隔,经过这3个间隔值计算出未知节点的位置。如图1所示,已知pl、p2、p3等3个信标节点的坐标分别为(x。,y。)、(Xb,yb)、(x。,y。)。假定未知节点p的坐标为(x,y)。依据RSSI值,得到pl到p、p2,及p、p3到p的间隔d。、db、d。



图1三边丈量法的定位原理

2.3实时定位

本设计的定位测距是在三边丈量算法的支持下,采用RSSI定位技术,基于Zigbee的硬件平台上完成的。采用成都无线龙公司的通讯模块C51RF-3-CC2430套件来完成固定节点和不定节点(即煤矿工作人员)间的通讯以及数据的采集,不用再添加任何硬件便可得到接纳信号强度值。

实时地图采用北京慧图信息科技公司的TopMap天文信息设计开发平台学习版,该平台提供了丰厚的天文信息设计功用,包括地图图层管理、GIS交流格式导人导出、地图编辑、图层编辑、实体编辑、属性数据操作、图像输出等功用。经过采用上述办法,提出的本设计计划可以完成电子地图上的井下人员实时定位,其功用主要包括煤矿井下电子地图操作和井下人员定位等功用。

2.3.1 CIS电子地图

本设计为表述便当,假想了3个煤矿井下作业人员,设置了3个图层,分别是监控图层,巷道图层和背景图层,所结构的煤矿地图如图2所示,可对该地图停止放大,减少,拖动等一系列操作,在工具条命令的地图菜单栏的实时输出图片功用,可把地图当前可视区域保管为BMP、GIF、JPG等图片格式。假如对地图上的图层实体停止了操作,可经过地图菜单栏的另存为副本的功用把现有的地图和图层另存到目的文件中,便于停止实时更新。



图2 GIS电子地图

2.3.2井下人员实时定位

本设计最重要的功用就是完成井下人员的实时监控,以便及时控制他们所处的位置,便于井上监控人员依据消费需求对其停止调度。如图3所示,以李二为例,在pl、p2、p3的位置处装置CC2430模块,已知:井口区的坐标是地图X=4.415447e+005,Y=4.431917e+006; p2的坐标是X=4.389477e+005,Y=4.423076e+006;pl的坐标是X=4.390582e +005,Y=4.426171e +006;p3的坐标是X=4.418210e+005,Y=4.424347e+006;依据三边丈量算法,即可得出李二的坐标是:X =4.401081e +005,Y =4.424126e+0060。

3结语



图3 实时定位

本文针对煤矿消费中井上人员无法掌控井下人员的动态这一理想问题,提出采用GIS技术和Zigbee技术相分离的煤矿人员实时定位设计计划,着重应用Zigbee技术得出井下人员的天文位置信息,并传到地上监控系统,再经过GIS技术将其天文位置实时显现出来,这对煤矿消费单位调度井下人员提供了一项可操作的控制计划。

参考文献:

[1]孙妍.基于ZigBee的井下人员管理系统的设计[D].上海:上海交通大学,2009.

[2]任小,基于Zigbee的CC2430芯片的汽车遥控门设计[J].微计算机信息,2009,(20):220-222.

[3]王雪莉,无线定位技术及其在公开矿山中的应用[J].金属矿山,2009,(4):121-125.
 

[4]刘圆,朱华.基于Zigbee技术的煤矿平安监控设计[J].工矿自动化,2007,(4):1—3.

计算机论文推荐
流程 关于我们 联系我们 客服中心 团队 服务承诺

客户回访

  • 李先生回访
  • 王小姐回访
  • 蔡先生回访
  • 刘先生回访
全国免费咨询热线
17031187987

售后服务咨询热线

投稿邮箱:lunwendaixiew@163.com
Copyright © 2002-2017 论文网 版权所有 Power by DedeCms