基于ZigBee的矿井无线定位系统

　　煤炭工业是国民经济的基础，因此，煤炭行业的安全生产工作也得到了国家的高度重视。但是，由于各种原因，矿井下的安全事故仍会不断发生，而地面工作人员往往难以掌握井下人员的位置，一旦出现灾情，对被困人员的救援缺乏可靠的信息，而造成人员伤亡和财产损失。因此，实现煤矿井下的无线通信，准确获知井下工作人员的位置和数量具有十分重要的意义” 。为此，笔者提出了基于ZigBee技术的矿井人员定位系统。

　　1 系统功能

　　ZigBee的无线定位系统经济实用，工作可靠，可实现对井下工作人员的精确跟踪定位。该系统不但在发生事故时可发挥重要作用，也可对工作人员进行13常管理;既可对井下进行环境监测，也可完成人员定位任务。系统工作时，监控中心与终端可实现双向通信，即监控中心可以广播报警信号通知作业人员，作业人员也可以发送异常求救信号到监控中心 。

　　2 矿井ZigBee网络的构建及硬件实现

　　2.1 ZigBee网络的构建

　　工作人员作为ZigBee的终端节点，随身携带RFD设备(使用电池供电)，与上层的路由设备(FFD)保持无线联络。由于井下工作人员数量较多，故路由器采用分区域设置。考虑到突发情况，为了避免节点出现故障而与网络断开，可以采用网状网络(mesh)组网，这样可保证数据不丢失。在网状网络的拓扑结构中，当其中某一个路由器(Router)出现故障时，则数据流选择其他的路由器或协调器(Coordinator)进行数据流的传输。考虑到巷道较深，故路由器之问采用无线电波接力的方式实现无线通信的连接。数据经协调器实时汇总后发送到PC机，在监控终端可以实时获取井下工作人员的集体信息。FFD设备作为协调器，采用有线电缆供电方式，同时要设有备用电源，防止灾害发生时由于电缆中断而无法正常工作 。

　　2.2 网络的硬件实现

　　井下无线通信网络硬件实现方式如图1所示，其中JN5139 End device节点由井下人员随身携带，作为终端节点，分布在各个巷道内，数量可以很多，实时与上层路由JN5139 Router节点之间进行信息的传递和接收，终端(End device)节点彼此之间不能进行通信，只能与上层的路由(Router)节点进行通信。JN5139 Router节点可作为管理节点，分布在各个巷道内，主要用于接收来自终端(End device)节点的信息并进行信息汇总，然后将收集并处理过的数据发送到协调器(Coordinator)节点。在网络中可以根据需求来选择路由节点个数，使其有效地管理各个巷道。协调器节点的主要任务是对来自各JN5139 Router节点的数据进行处理，经RS-232总线传递到PC机(网络中该节点只能设置1个)。