西安科技大学
硕士学位论文
基于ZigBee技术的井下人员定位系统的设计
姓名：张东伟
申请学位级别：硕士
专业：机械电子工程
指导教师：于洋
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论文题目：基于ZigBee技术的井下人员定位系统的设计
专业：机械电子工程
硕士生：张东伟（签名）
指导教师：于洋（签名）
摘要
针对目前煤矿井下人员定位网络的功能单一、组网能力差和不能同时对多个移动目标实行定位的情况，基于ZigBee技术的井下人员定位系统因能很好的解决这一问题而得到广泛研究应用。通过井下ZigBee子网实时接收到移动节点信号再转发到地面控制中心，可以实现地面控制中心对下井人员实时定位、身份识别。这样，一方面可以对下井人员进行考勤；另一方面对煤矿发生事故后进行有效救援提供了依据。
文章研究的主要内容是：
1.深入研究ZigBee无线通信技术和IEEE80
2.15.4协议。对ZigBee协议栈的全面研究后，更加清晰的理解了无线通信原理技术，同时也为后面的定位软件编程打下了结实的理论基础。
2.考虑到开发成本及现实条件情况，设计开发了无线通信节点的软件程序及硬件模块。一个CC2430主芯片，以及简单的外围电路，组成了定位模块。论述了主控芯片的芯片结构和通信程序的编写。
3.本文研究了无线传感器网络节点定位算法，简要介绍了与距离有关(range-based)、与距离无关(range-free)的常见算法，最终选用了比RSSI参数动态范围更大的LQI参数来定位，实地测量了一些LQI数据，作出了LQI经验值的参照表，采用了基于3个锚节点的平面定位方案及基于8个锚节点的空间定位方案。
4.在实验室环境下，进行了模拟测试，达到了预期的实验结果。
关键词：ZigBee技术；IEEE802.15.4协议; CC2430；人员定位算法
研究类型：应用研究
Subject : Underground Staff Positioning System Design Based on ZigBee Technology
Specialty : Mechanical and Electronic Engineering
Name : ZhangDongWei (Signature)
Instructor : Yu Yang (Signature)
ABSTRACT
For the current coal mine undergroun staff functions of a single network location,the bad network capacity and not being located for more than a moving target at the same time, it is the application of extensive research that ZigBee technology-based positioning system underground staff can solve this problem very well. Through ZigBee subnet we can receive real-time signal of the underground mobile nodes and then transmit them to the ground control center, so we can achieve for personnel to go down real-time location, identification . In this way, on the one hand the ground control center can go down staff attendance; on the other hand,after a coal mine accident we can provide a basis for effective relief.
Our research mainly focuses on the following：
1. In-depth study IEEE80
2.15.4 ZigBee wireless communication technology and protocols. After ZigBee protocol stack on the comprehensive study, we will have a more clear understanding of the principles of wireless communications technology, as well as the back of the positioning software program has laid a solid theoretical basis.
2. Taking into account development costs and the situation of reality, we have designed and developed the software program of wireless communication nodes and hardware modules.
A CC2430 main chip and simple external circuit have formed the positioning module. Discusses the main control chip, the chip structure and communication procedures of the preparation.
3. This paper has studyed the wireless sensor node localization algorithm，and had a brief introduction of the distance (range-based), has nothing to do with the distance (range-free) of the common algorithm, and based on the mobile anchor node departure and arrival information, use of RSSI (received signal Strength Indication) algorithm to locate the changes.
4. In laboratory conditions, carried out simulation tests to achieve the desired results.
Key words：ZigBee technology IEEE802.15.4 agreement CC2430 Staff location Algorithm
Thesis ：Applied Research
1 绪论
1 绪论
1.1 煤矿安全的现状
随着我国对石油进口的日益扩大，为了保障国民经济的稳定发展，我国将在未来的很长时期需要对煤炭资源进行合理开采，来确保我国经济又好又快发展。在陕西省陕北地区蕴藏着丰富的煤炭资源，该地区已被规划为我国重要的能源供需基地。由于地理位置的特殊，黄土高坡的复杂地形，而在该地区分布的大量中小型煤矿，存在重生产轻投入，尤其一些企业只凭租赁一般性的开采设备，便投入生产，而且对工作人员的安全教育和安全管理也不十分重视，这便对工作人员的安全极大的埋下了隐患。为了建设和谐社会，一切工作都要以人为本，只有加大安全投入，花小钱得大利。长期以来，煤炭一直是我国的重要基础能源和原料，煤炭生产关系国计民生。然而，由于种种原因，煤炭生产事故时有发生，如何加强安全生产的防范措施，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。经过长期的探索，我们发现建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。为了不断加强煤炭企业的日常管理及抢险救援工作，我们采用国际最新的射频识别技术，开发了“煤矿井下人员定位系统”[1]。这一科技成果的实现，必将为煤矿企业的安全生产和经营管理上台阶、上水平带来新的契机。
据<<中国计算机用户>>周刊调查结果显示：所有被调查单位都非常关注地理信息系统、井下通信和应急救援系统。
本项目研究的基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统，应实现以下功能：可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位，根据井下上传的位置信息，判断分析煤矿入井人员的行进方向；可为管理监控人员提供基于电子矿井巷道图的人员位置动画显示；在矿难发生的情况下，还可立即从监控计算机上查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供数据依据。
1.1.1 国内发展状况
目前在地面上现有的各种基于基站的无线通信技术，例如GSM,CDMA等在矿井下都无法通信。通过在淮南煤矿井下进行的实际测试，ZigBee技术在井下可通信且状况良好，通信的距离可达200多米。
煤炭工业在我国国民经济建设中占有重要地位，但是由于矿井下的潮湿，易爆等等这些十分恶劣的环境的存在，矿井的安全则一直是人们普遍关注的问题。煤矿安全生产
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关系到我国人民群众的生命和财产的安全，关系到社会经济发展和稳定，故进一步加强煤矿安全生产的工作已受到党和国务院的高度的重视。实现矿井工作人员的跟踪定位是加强矿井安全生产的有力的措施，同时还可以让地面调度室随时了解井下的情况，实现井下人员的调度和分配，提高工作效率。目前国内有不少企业从事井下人员跟踪系统的研究与开发，例如北京凌天世纪自动化技术有限公司研制的KJ155型矿用人员跟踪考勤系统，北京维深电子井下人员跟踪系统，以及上海秀派电子科技有限公司研制的KJ-19井下人员及设备跟踪系统等等。目前井下人员跟踪系统基本上都是采RFID(Radio Frequency Identification无线射频)技术，这种方法是在在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（RFID）读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方法存在如下几个问题：
（1）标识卡有效工作时间短
从煤矿人员定位发展情况看，有源标识卡取代无源标识卡已经是不争的事实，为解决标识卡的供电问题，出现了灯卡合一的标识卡，严格地讲这样做是要破坏矿灯的防爆性能的。因此，开发低功耗、高效率的标识卡技术是当前人员定位系统发展中需要解决的一个问题。
（2）在高速条件下定位人员漏检率较高
射频卡这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井、多人一超行走），此时，系统往往会出现漏读；提高系统在高速、大流量下识别的准确性是人员定位系统面临的一个难题。
（3）定位精度低
由于井下无线电传播信道的复杂性和非线性，急需发展此种情况下的精确定位技术。
（4）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂贵
（5）单向信息传输，信息传输速率低
早期人员定位系统信息传输的方向都是由标识卡到主站方向的，作为保证矿工安全的系统确没有办法向井下发送信息，使该类系统所能发挥的作用大打折扣。人员定位系统信息传输数据较低影响了系统的实时性。
（6）功能单一
传统意义上的人员定位系统主要功能为，人员位置跟踪、考勤等，功能单一，与安全监控系统，生产调度系统、采矿、地测等系统信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系统的决策支持能几乎没有。
现有的RFID射频读写系统（包括SuperRFID），很难实现井下人员的区域定位和井下人员的考勤，从使用的技术上不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪。
1 绪论
成都西谷无线通信公司和深圳许昂公司在他们的ZigBee通信模块的应用中说明有人员定位的应用，但是具有一定规模的矿井下的实际应用还未见其产品。
1.1.2 国外发展状况
美国安菲斯公司是一家专业从事高科技产品研发、生产和销售的集团公司。公司生产的PED系统是使用超低频信号穿透岩层传输的无线急救通信系统。该系统已经在美国，加拿大，澳大利亚等煤矿实施。该系统在发生矿难时能起到很好的急救措施作用，然而价格也比较昂贵。
1.2 无线传感器网络概述
在介绍基于ZigBee技术井下无线网络[2]组建之前，让我们首先了解基本无线传感器网络的概念。
1.2.1 无线传感器网络
无线传感器网络[3]就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，并通过无线通信方式形成的一个多跳的、自组织的网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的3个要素。
通俗地讲，无线传感器网络是一种由大量小型传感器组成的网络。这些小型传感器一般称作传感器节点或者灰尘。此种网络中一般也有一个或几个基站用来集中从小型传感器收集的数据。
传感器节点是一种非常小型的计算机，一般由以下几部分组成：
（1）处理器和内存（一般能力都比较有限）；
（2）各类传感器（温度、湿度、声音、加速度、全球定位等）；
（3）通信设备（一般是无线电收发器或发光通信设备）；
（4）电池（一般是干电池，也有使用太阳能电池的）；
（5）其他设备，包括各种特定用途的芯片及串行、并行接口（USB、RS-232）等。
无线传感器网络中基站的作用是从各个传感器节点收集数据，集中处理并提交用户。因此，基站一般有更强的数据处理和通信能力以及更持久的电力。
1.2.2 无线传感器现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用由于技术、成本等方面的制约还有待时日，但最近几年，随着计算机成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经有为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前，无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：
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（1）环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。例如，英特儿公司的研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网，以读出缅因州大鸭岛上的气候，用来评价一种海燕巢的条件。
（2）医疗护理
无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。因特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。该技术是作为探讨应对老龄化社会的技术项目的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以及家用电器等家中道具和设备中的嵌入式半导体传感器，帮助老龄人士以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各种传感器联网后高效传递必要的信息，从而方便接受护理，而且还可以减轻护理人员的负担。
（3）军事领域
由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，因此使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦查敌情、监控兵力、装备和物资，以及判断生物化学攻击等多方面用途。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行“智能尘埃”传感器技术的研发。
（4）其他用途
无线传感器网络还被应用于其他一些领域，例如一些危险的工业环境，如矿井、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测；也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。
但是就目前的技术水平而言，让无线传感器网络正常运行并大量投入使用还面临着以下一些问题：
a)网络内通信问题。在无线传感器网络的正常通信联系中，信号可能被一些障碍
物或其他电子信号干扰而受到影响，怎样安全有效地进行通信是个有待研究的
问题。
b)成本问题。在一个无线传感器网络中，需要使用数量庞大的微型传感器，这样
的成本会制约其发展。
c)系统能量供应问题。目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感器功率；
电池无线充电技术。
随着ZigBee无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境等传统领域具有巨大的应用价值，未来还将在许多新领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域[4]。
1 绪论
无线传感器网络将是未来一个无孔不入、十分庞大的网络，其应用可以涉及人类日常生活和社会生产活动的所有领域。
1.2.3 ZigBee在无线传感器网络上的应用
ZigBee无线传感器网络是基于IEEE802.15.4技术标准和ZigBee网络协议而设计的无线数据传输网络[5]。
它适用于工业控制、现代化农业监控、数字家庭、智能楼宇监控、煤气水电抄表等领域。ZigBee无线传感器网络为中短距离、低速率无线传感器网络；射频传输成本低，各节点只需要很少的能量；功耗低，适于电池长期供电；可实现一点对多点、俩点间对等通信；具有快速组网自动配置、自动恢复和高级电源管理功能。
该网络主要用于中短距离无线系统连接，提供传感器或二次仪表无线双功网络接入，能够满足对各种传感器的数据输出、输入控制命令和信息的需求，并且使现有系统网络化、无线化。
1.2.4 ZigBee无线传感器网络系统特点
ZigBee无线传感器网络系统特点有：
①支持ZigBee网络协议
ZigBee无线传感器网络支持ZigBee网络协议，数据传输中采用多层次握手方式，以保证数据传输的准确可靠。它采用2.4GHz频率，功率小、灵活度高，符合环保要求及国际通用无须批准的规范。
②组网灵活，配置快捷
ZigBee无线传感器网络系统非常容易快捷配置，组网接入灵活、方便，几台、几十台或几百台都可以，最多可达6万台。可以在需要安放传感器的地方任意布置，无需电源和数据线，增加和减少数据点非常容易。由于没有数据线，省去了综合布线的成本，使得安装更容易，成本更低。
③节点耗电低
该系统节点耗电低，电池使用时间长。
④双向传送数据和控制命令
该系统不但可以从网络节点传出数据，而且其双向通信功能可以将控制命令传到无线终端相连的传感器、路由器，也可以将数据送入到网络显示或控制远程设备中。
⑤迅速简单的自动配置
该系统具有无线传感器网络终端自动配置，当终端设备上的LED颜色变化时，说明该终端已加入网络中。
⑥全系统可靠性自动恢复功能
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该系统的内置冗余可以保证万一一个节点不在网络系统中，节点数据将自动路由到一个替换节点，以保证系统的可靠、稳定。
1.3 本文采用的研究方法及定位方案
本课题的主要工作其分为以下几个部分：
（1）深入研究ZigBee无线通信技术和IEEE802.15.4协议。通过分析研究IEEE802.15.
4 的各种帧结构，及ZigBee协议的通信规程，语法和语意，从而为定位系统软件编程打下理论基础。
（2）ZigBee无线技术及组建ZigBee无线网络拓扑结构
现有无线通信技术很多，无线局域网，UWB，蓝牙，红外线等等。而本文着重研究ZigBee无线通信技术,并深入研究其如何组建网络。
（3）井下人员定位模块的硬件设计
在这个环节，主要技术是嵌入式硬件技术，嵌入式系统是现在研究的一个热点。相关的系统很多，例如像基于ARM、C8051、PIC等单片机与射频芯片组合。本文着重研究以CC2430芯片为核心的无线单片机的内部电路设计。
（4）系统软件开发
本文的软件主要是讨论基于单片机的，特别是C8051单片机在IAR环境下的编程。
（5）人机界面的开发
使用Delphi语言，开发串口工具以及人机界面，从而可以实现清晰观察无线网络通信。
（6）搭建实验平台硬件部分
使用2~3个ZigBee模块，组建一个ZigBee无线网络，在实验室环境下，模拟一个小的井下人员定位系统，简单模拟实验。
2 近距离无线通信技术及ZigBee技术概述
2 近距离无线通信技术及ZigBee技术概述
对无线传感器网络有所认识后，还必须更好了解短距离无线数据网络技术，所以本章将对目前比较流行的多种短距离无线数据网络技术，如ZigBee、Bluetooth、WiFi等进行比较介绍，并深一层介绍ZigBee无线数据网络技术。
2.1常见的近距离无线通信技术
随着数字通信和计算机技术的发展，许多短距离无线通信的要求被提出。典型的短距离无线系统由一个无线发射器和一个无线接收器组成。随着无线的发展，网络化、标准化要求逐渐出现在人们的面前。因此各种无线网络技术标准纷纷被制订出来。以下几种就是目前比较热门的几种无线网络技术标准[7]。
2.1.1 Wi-Fi
标Wi-Fi是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准（IEEE802.11）。Wi-Fi实质上是一种商业认证。具有Wi-Fi认证的产品符合IEEE802.11b无线网络规范，是当前应用最为广泛的WLAN准，采用的波段是 2.4GHz。IEEE802.11b无线网络规范是IEEE802.11网络规范的变种，最高带宽为11Mb/s，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5 Mb/s、2 Mb/s和1 Mb/s。带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。由于便携的Wi-Fi装置需要较高的电能储备，不适用于工业上的推广应用。
2.1.2 蓝牙（Bluetooth）
蓝牙（Bluetooth）作为一种小范围无线连接技术，能够在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据和语音通信，是目前实现无线个域网的主流技术之一[10]。但由于，蓝牙与Wi-Fi共同都用一个频段，时有冲突。现在，主要用于蓝牙耳机和无线鼠标方面应用较多。因为它的通信范围也就是10米之内，微网的节点配置最多就是7个，这样就大大限制了在无线传感器网络中的应用。虽然新版本的的蓝牙技术和标准，通过加强速率和距离方面的研究，现在蓝牙技术的速率可以达到10Mb/s以上的速率，加上高效益的天线可以将通信距离扩大到100米。鉴于蓝牙在睡眠状况下的消耗电流及激活延时，一般电池可以达到2~4个月的使用寿命，由于节省功耗，它可以广泛应用于无线设备、图像处理设备、智能卡、身份识别等安全产品，以及娱乐消费、家用电器、医疗健身和建筑等领域。但还是由于每个网络能配置的节点数目比较少，不适用于井下作业人员较多的情形。
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2.1.3 超宽频技术（UWB）
超宽频技术（UWB）是一种独特的、很有前景的无线通信技术。该技术在时域中以纳秒级的非正旋波窄脉冲信号为载波，因而在领域中具有扁平的很宽的频谱，目前建议标准的带宽为55Mb/s，可保证Qos，通过调频避免与其他无线信号的冲突。同时由于她的结构简单，且成本低，在家用方面很有市场。它的缺点是可能会成为潜在的干扰源，同时由于功率限制，传输距离短，只有10米左右的距离。
2.1.4 近短距无线传输（NFC）
NFC（Near Field Communication，近距离无线传输）是由Pilips、Nokia和Sony公司主推的一种类似于RFID的短距离无线通信技术标准。与RFID不同，NFC采用了双向的识别和连接，在20cm距离内工作于13.56MHz频率范围。
NFC有3种应用类型：
① 设备连接。除了无线局域网，NFC也可以简化蓝牙连接。比如，诺基亚N-Gage 的玩家们可以把N-Gage放在一定距离之内自动完成联机，而不必通过选择N-Gage菜单选项中的Host、Join来完成联机。
② 实时预定。比如，海报或展览信息背后贴有特定芯片，利用含NFC协议的手机或PDA，便能取得详细信息；或是立即联机使用信用卡进行票卷购买。而且，这些芯片无需独立的电源。
③ 移动商务。飞利浦Mifare技术支持了世界上几个大型交通系统和在银行业务为客户提供Visa卡等各种服务；索尼的FeliCa非接触智能卡技术产品在中国香港和深圳，以及新加坡、日本的市场占有率非常高，主要应用在交通及金融机构。
这项新技术在改写无线网络连接的规则，但NFC的目标并非是完全取代蓝牙、Wi-Fi 等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。不过NFC芯片的高成本是影响其发展的主要障碍。
2.1.5 红外线数据通信（IrDA）
IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术[9]。IrDA标准的无线设备传输速率已从115.2kbps逐步发展到4Mbps、16Mbps。目前，支持它的软硬件技术都很成熟，在小型移动设备（如PDA、手机、笔记本电脑）上已被广泛使用。它具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用、成本低的特点。由于IrDA只能同时在2台设备之间连接，并且存在有视距角度等问题，因此一般不会用于工业网络上。
2 近距离无线通信技术及ZigBee技术概述
2.2 ZigBee技术概述
ZigBee这个词源自于蜜蜂群借跳ZigZag形状的舞蹈[11]，来通知其他蜜蜂有关花粉位置等资讯，以达到彼此沟通信息的目的，以此作为对新一代近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本无线通信技术的命名。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。它之前被称作HomeRF Lite或FireFly无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以他们的通信效率非常高。ZigBee的基础是IEEE802.15.4,这是IEEE无线个人区域网（PAN,Personal Area Network）工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4（ZigBee）技术标准。
ZigBee网络主要是为自动化控制数据传输建立的，而移动通信网主要是为语音通信建立的；每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币；每个ZigBee网络节点不仅本身可以与监控对象，例如传感器连接，直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料；除此之外，每一个ZigBee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，同多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
每个ZigBee网络节点（FFD和RFD）可以支持多达31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备可以有8种不同的接口方式，可以采集和传输数字量和模拟量。
ZigBee技术的特点包括以下几方面：
①省电。两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。
②可靠。采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。
③时延短。针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。
④网络容量大。可支持达65000个节点。
⑤安全。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128。
⑥高保密性。采用64位出厂编号并支持AES-128加密。
2.2.1 ZigBee中的设备
ZigBee是ZigBee联盟在IEEE802.15.4定义的物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）基础之上制定的一种LR-WPAN技术规范。对于网络中的设备，IEEE802.15.4
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和ZigBee联盟所制定的标准分别有不同的定义方法和规范术语。根据设备功能的不同，IEEE802.15.4把网络中的设备分为全功能设备（FFD）和简化功能设备（RFD）。FFD 实现了IEEE802.15.4协议的全集，而RFD则根据特定的应用需要只实现了IEEE802.15.4完整协议中的一部分。根据设备在网络中承担任务的不同，个域网（PAN）中的设备可分为PAN协调器、协调器和一般设备。PAN协调器是PAN网的总控制器，一个IEEE802.15.4网络中只有一个PAN协调器，PAN协调器必须是FFD。协调器也是FFD，它通过发送信标提供同步服务，PAN协调器是一种特殊的协调器。IEEE802.15.4网络中除PAN协调器和协调器之外的其他设备都是一般设备，他们可以是FFD，也可以是RFD。RFD主要用于非常简单的应用，通常不需要传输大量的数据，往往同一时间只和一个FFD关联，所以RFD可以用最少的资源和存储容量来实现。一个FFD可以和RFD通信，也可以和其他的FFD通信；而RFD只能和FFD通信。ZigBee联盟把IEEE802.15.4中定义的PAN协调器、协调器和一般设备分别称为“ZigBee协调器”、“ZigBee路由器”和“ZigBee终端设备”。
2.2.2 ZigBee技术的网络拓扑结构
ZigBee以一个个独立的工作节点为依托，通过无线通信组成星状、串状或网状网络，因此，每个节点的功能并非都相同。为降低成本，系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上，它只是其功能的一个子集，称为半功能设备（RFD）；而另外还有一些节点，负责与所控制的子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称之为全功能设备（FFD），如图2.1、图2.2所示。
图2.1星状网络拓扑
图2.1所示为星状连接方式，各个无线网络节点通过中心节点实现网络连接。星状连接方式的结构较简单，它只能组建包含较少的无线节点的无线网络。在星状连接方式的基础上，发展出了串状连接方式（有时也称为树状连接）。图2.2所示是串状连接方式的示意图。
2 近距离无线通信技术及ZigBee技术概述
图2.2 串状网络拓扑
从图2.2中可以看到，串状连接的结构是在星状连接的基础上，增加了若干转发节点（灰色节点），这些转接节点之间可以相互通信。一个星状网络中的基本子节点（空心节点）若要发送信息到另一个星状网络的基本子节点上，须通过转发节点进行转发。
图2.3网状网络拓朴
ZigBee以一个个独立的工作节点为依托，通过无线通信组成星状、串状或网状网络，因此，每个节点的功能并非都相同。为降低成本，系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上，它只是其功能的一个子集，称为半功能设备（RFD）；而另外还有一些节点，负责与其控制的子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称之为全功能设备（FFD），如图2.1~图2.3所示，其中黑色球代表协调器，灰色球代表路由器，白色球代表终端节点。
无论是哪一种网络拓扑结构，每个独立的网络都有一个唯一的标志符，即网络号（PAN标志符）。利用PAN标志符，采用16位的短地址码进行网络设备间的通信，并且可激活网络设备之间的通信。
每个网络中都有唯一的一个协调器，它相当于现在有线局域网中的服务器，具有对本网络的管理能力。网络中的全功能节点可作为路由器、协调器以及终端节点来使用，而半功能节点只能由终端节点使用。
在星状网络中，所有的节点只能与协调器进行通信，相互之间的通信是禁止的。而在网状网络中，全功能节点之间是可以相互通信的，每个全功能节点都具有路由功能，半功能节点只与就近的全功能节点进行通信。
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在路由选择和路由维护时，ZigBee的路由算法使用了路由成本的度量方法来比较路由的好坏。成本，即众所周知的链路成本，与路由中的每一个链路相关。组成路由的链路成本之和为路由成本。
ZigBee路由器和协调器需要对路由表进行维护。ZigBee路由器和协调器也可保存一定数量的入口，仅仅在路由维护时使用这些入口，或者在耗尽所有其他的路由容量的情况下使用这些入口。
路由选择是在网络中的设备相互合作条件下的选择，并建立路由的一个流程，该流程通常与特定的源地址和目的地址相对应。路由选择包括如下的一个流程：（1）路由搜索的初始化。
（2）接收路由请求命令帧。
（3）接收路由应答命令帧。
ZigBee基本的路由算法如图2.4所示。
图2.4 ZigBee基本路由算法
2 近距离无线通信技术及ZigBee技术概述
2.2.3 ZigBee技术的特点和协议架构
ZigBee技术特点包括以下几方面。
⑴ 可靠：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专业时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。
⑵ 时延短：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。通常时延都在15~30ms之间。
⑶ 网络容量大：可支持高达65000个节点。
⑷安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128。
⑸ 数据传输速率低：只有10~250KB/s，专注于低传输应用。
⑹ 功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是ZigBee的支持者一直引以为自豪的独特优势。
⑺成本低：因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，且ZigBee协议免收专利费，所以大大降低了成本。
⑻优良的网络拓扑能力：ZigBee设备具有无线网络自愈能力，ZigBee具有星、树和网状网络结构的能力，因此通过ZigBee无线网络拓扑能简单地覆盖广阔范围。
⑼有效范围大：有效覆盖范围为10~75m（通过功放可在低功耗条件实现1000m 以上的通信距离），具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通家庭或办公室环境。
⑽工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz（全球）、868MHz（欧洲）及915MHz （美国），均为面执照频段。
ZigBee技术和RFID技术在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的10大最新技术中的俩个。关于这方面的报道，只需在百度或GOOGLE搜索栏中键入“ZigBee”，就会看到大量的有关报道。总之，今后若干年，都将是ZigBee技术飞速发展的时期。
2.2.4 服务原语
服务是一个协议层（服务提供者）向其上一层（服务用户）提供的功能，而服务用户的功能是建立在其下一层提供的服务基础之上的。服务是通过服务提供层和服务用户层之间的信息流来描述的，层间信息流是一系列离散的事件，每个事件通过层间SAP 发送一个服务原语。服务原语是一个抽象概念，它仅仅指定了实现特定的服务需要传递
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的信息，而与实现服务的具体方式无关。一种服务包括一个和多个服务原语，原语中的参数用来传递提供服务所要求的信息。OSI/RM规定了4种类型的服务原语：请求（request）。请求原语由服务用户层指向服务提供层（即下一层），请求启动一项服务。
指示（indication）。指示原语由服务提供层指向服务用户层，告知与其相关的服务提供层事件信息。该事件可能与远端服务请求逻辑相关，也可能是服务提供层内部事件。
响应（response）。响应原语由服务用户层指向服务提供层，完成此前指示原语启动的过程。
证实（confirm）。证实原语由服务提供层指向服务用户层，传递此前服务请求的结果。
2.2.5 ZigBee技术的应用场合
ZigBee在未来的几年中将在工业控制、工业无线定位、家庭网络、汽车自动化、楼宇自动化、消费电子、医用设备控制等多个领域具有广泛的应用前景。特别好似家庭自动化和工业控制，将成为今后ZigBee芯片的主要应用领域。
在工业领域：利用传感器和ZigBee网络，使得数据的自动采集、分析和处理变得更加容易，可以作为决策辅助系统的重要组成部分。
在汽车领域：主要应用与传递信息的通用传感器。由于很多传感器只能内置在飞转的车轮或者发动机中，比如轮胎压力监测系统，这就要求内置的无线通信设备使用的电池有较长的寿命（长于或等于轮胎本身的寿命），同时应能克服嘈杂的环境和金属结构对电磁波的屏蔽效应。
在精确农业领域：传统农业主要使用孤立的、没有通信能力的机械设备，主要依靠人力监测作物的生长情况，而采用了和ZigBee网络后，农业将可以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的设备来耕种。
2.3小结
本章通过对常见的近距离无线通信技术的介绍，最终选用了低功耗、低速率、容纳节点大容量的ZigBee技术来实现井下无线通信网络的构建。介绍了ZigBee技术的体系结构、IEEE802.15.4标准、ZigBee技术中的设备以及ZigBee技术的拓扑结构。对ZigBee 技术中设备的功能进行了描述；从实际应用上对比了3种拓扑结构，选用串状网络对井下无线通信网络组网。
3 井下ZigBee网络的构建
3 井下ZigBee网络的构建
通过第一章对现有的矿井通信方式及定位方案的简单分析和第二章对比几种近距离无线通信技术以及ZigBee技术的介绍，本文采用ZigBee技术来构建井下无线通信网络[14]。
3.1 ZigBee网络总体结构
对于ZigBee网络的构建，具体实现如下：作业人员作为ZigBee终端节点，使用电池供电的RFD设备，随身佩带，可以随时与上层的路由器设备(FFD)，保持无线连接，在井下有选择性的给一定位置的巷道安装许多个协调器节点，协调器的供电依靠有线电缆，通信也是有线通信，数据经由协调器(Coordinator)实时汇总，被传送到地面的PC终端，在监控终端可以实时获取井下作业人员的数据，协调器是FFD设备，该处考虑到电源的功耗和同步问题，一般使用有线电缆供电，同时备有在灾害发生、电缆中断时使用的备用电源，使用双电源有利于保证系统的可靠性。
搭建系统的目的是为了实现井下工作人员的跟踪与定位。首先在地面控制中心有一主控机负责接受来自井下传送的信息，然后根据ZigBee技术在井下每隔一定距离布置一个协调器模块，每一模块进行无线网络的创建。由于矿井下一片漆黑，必须安装矿灯，所以可以把协调器节点安装到矿灯附近，这样就有更丰富的能源供应了。每个下井人员都随身配戴一个有无线通信的模块，作为移动节点，这些移动节点将自己的信息发送到固定节点上，再借助固定节点把信息及它自身的ID号传给地面监控中心，在监控中心大屏幕上实时显示出来。这样地面的监控中心就能知道井下人员的具体位置。基于ZigBee技术井下人员定位系统的总体架构图为下图图3.1所示：
图3.1 系统总体架构图
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之所以选择结合使用ZigBee网络和RS232有线，主要有两个原因：
(1) 能源供应
煤矿井下环境特殊，尤其是高瓦斯矿，井下空气中可能含有一定瓦斯等，一旦遇有“火花”就会引起“爆炸”。煤矿工业对于防暴要求非常高，井下巷道内对有线的电力供应有严格限制。
ZigBee器件由电池供电，一节电池至少能够使用6个月，符合其低功耗的特点。Ethernet网络在巷道内的部分也将由高容量的电池驱动，其中的电池管理和更换，应当由专门制定的政策(Policy)来控制和监管，以保证整个系统的正常运行。井下RS232有线和地面的连接使用矿用阻燃双绞线通信电缆，这样，既符合防暴要求，又满足电源供应要求。
(2) 充分利用现有资源，避免重复建设
近年来，国家对于安全生产高度重视。基本上所有的煤矿都建设了煤矿安全监控系统，主要用于监控瓦斯、风门、供电、温度、湿度等各类信息，这些系统大部分已经铺设了大量的有线。
这里的设计采用ZigBee子网实现前端定位信息的采集，信息由ZigBee网络的组织者接入节点通过RS232有线传送到地面。这种方式优点在于定位Zigbee子网和RS232有线具有相对独立性，不需要修改现有煤矿安全监控系统的结构和功能，就可以达到定位的目的。
3.1.1 ZigBee子网
为保证ZigBee网络的稳定性和可靠性。长型的巷道中将由数个ZigBee网络所覆盖，每个ZigBee网络覆盖一定的范围(具体覆盖的范围由现场状况一一决定，约每300m为一个ZigBee子网)，每个ZigBee网络可以有255个节点。各个ZigBee网络之间可由两种方法进行区分：网络ID和频段Channel。
井下人员定位系统的主要组成部件为：
(1) 定位节点：从功能划分，为精简功能设备(Reduce Function Device)。定时发出存在信息，用于携带它的工作人员的定位。
(2) 路由节点：从功能划分，为全功能设备(Full Function Device)。接收定位节点发出的信息，并将此信息路由(跳传)至接入节点。
(3) 接入节点：接受来自路由节点数据，并将其通过以太网络发送至监察系统。接入节点是一个ZigBee组织者，他通过一个以太网关与以太网相连。网关与ZigBee接入节点通过RS232串口进行通讯连接。系统工作时，需要将定位节点附着在井下人员身上，将其位置信息通过Zigbee网络和以太网络送入地面的数据接收解析模块，最后借助GIS 技术将人员的位置信息在地图上实时地标出。
招远市黄金矿业工程有限责任公司矿用人员定位管理系统 目录
一、矿山基本情况 一、矿区概况 二、公司资质证书 见附件： 三、技术文件 第一节、概述 1.1背景和需求 煤矿安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府一贯高度重视煤矿安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。通过不断的努力，近一时期煤矿安全生产状况总体上趋于稳定好转，但由于基础薄弱等种种原因，煤矿安全生产状况仍然不容乐观。如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的现代化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题，因此建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和智能化建设势在必行。 1.2系统简述 （1）本系统是运用高科技手段开发研制。系统的核心识别设备采用了具有国际先进水平的微波技术，该技术采用了当今最先进的0.18uM的微波芯片技术，使产品的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短、防冲突能力差的致命弱点。 （2）系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据矿用人员管理系统所提供的数据、图形，迅速
了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。 （3）系统是集井下人员考勤、跟踪定位、井下信息发布、灾后急救、日常管理等一体的综合性运用系统,集合了国内识别技术、传输技术、软件技术等最顶尖的产品和技术，是目前国内技术最先进、运行最稳定、设计最专业化的井下人员定位系统。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来了新的契机。 1.3基本原理 1.3.1 系统应用原理说明 系统应由主机、传输接口、本安型读卡分站、识别卡、矿用隔爆兼本质安全型电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。在井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置安装无线读卡分站，下井人员携带识别卡，识别卡能发射信号，当识别卡在接收器一定范围内时，读卡分站接收到识别卡发出的信号，将信号进行分析、处理，并把信号发送到地面，地面信号传输接口把信号进行转换，交给主机进行处理，从而实现目标的自动化管理。 识别卡具有双向通讯功能，当矿工遇到紧急事件时，可以按下紧急求救按钮，地面监控主机就会显示出求救人员的信息（包括在那个位置及人员情况），矿方可以在第一时间组织人员经行抢救及处理。 调度室综合所有安全因素，如果遇到大的问题，需要井下人员进行紧急撤离，可以向井下某人（或某地区人员）（或者全部人员）发出撤离命令，在第一时间保证人的安全。 管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出来。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一时期的每个下井人员的各种出勤报表，作为工资发放的依据。同时全方位监控井下人员分布情况。 1.3.2 系统应用原理图 （一）设计原则 鉴于煤矿井下人员管理系统的重要性，我们以科学的方法、严谨的态度，认真对系统仔细的分析，力求达到系统设计的先进性、可靠性、实用性和可扩展性。
长途客运总公司 汽车GPS定位/记录仪 系统建设方案 J T -O M R O N
目录 第一章前言 (1) 第二章系统总体设计 (3) 第三章系统总体设计方案 (11) 第四章监控管理系统设计方案 (14) 第五章系统建设方案 (19)
第一章前言 随着经济的高速发展，车辆已经成为了一种非常重要的交通工具，它已成为了企业业务和私人生活中的一部分。客运行业是各省市地区的重要经济形式，随着交通运输行业之间的竞争不断加剧，带来了诸多的交通和管理问题，因此运输企业采取种种措施来监控和保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中，有时出现车辆被盗、司机来公车干私活、司机未按规定的路线行驶、企业无法高速快效的进行车辆调度等等问题，而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生，已成为一个迫切需要解决的课题摆到了运输行业各企业的面前。 对于客运企业来说，主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要，一般有如下的需求： ●当出现被盗情况时，即时发现和制止盗窃行为。 ●随时了解到自己的车辆所在地点。 ●怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。 ●怎样控制票款的流失。 ●更有效的监控业务的执行情况。 ●司机是否按公司的规章行车。 ●对车辆的营运历史进行有效管理。 ●更有效的提高车辆的调度。 ●车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。 ●在行车过程中，当出现异常情况时，能随时随地获得帮助。 针对上述问题，我们依靠自身成熟的技术，同时借鉴国外成功的经验，现已在ITS（智能交通系统）领域中率先迈出了坚实的一步，取得了重大进展，公司研发、生产的GPS车载记录仪是一项引进国外最新科技成果、融全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、全球移动通信系统（GSM）以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技项目，设计成具有卫星定位、数
郑煤集团( 登封) 教学二矿 矿井人员定位系统 设 计 方 案 编制单位: 郑煤集团( 登封) 教学二矿编制时间: 二0一0年十一月 郑煤集团( 登封) 教学二矿
矿井人员定位系统设计方案说明书 生产规模: 45万吨/年 矿长: 李同河 技术负责人: 刘建军 编写: 匡久刘超峰李海军 会审: 李同河刘建军郑勤峰邵吉利王俊营 编写单位: 郑煤集团( 登封) 教学二矿 编写时间: 二0一0年十一月 教学二矿人员定位系统设计方案 根据国家安全监管总局【】146号, 关于《建设完善煤矿井下安全避险”六大系统”的通知》文件要求和河南省、郑煤集团有关文件精神, 完善井下安全避险”六大系统”, 进步一提高我矿
安全生产保障能力, 结合我矿实际, 特编制人员定位系统设计方案: 一、煤矿人员监控工程设计编制依据 1、 AQ6201——《煤矿安全监控系统通用技术要求》 AQ6210——《煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件》 2、 AQ1018 ---- 《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》 3、《煤矿安全规程》 4、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险”六大系统”的通知》( 安监总煤装【】146号) 5、《教学二矿井下安全避险”六大系统”实施方案》 二、组织领导机构 成立人员定位系统管理领导组: 组长: 李同河 副组长: 刘建军、郑勤峰 成员: 邵吉利、王俊营、匡久、孙坤东、王克勋、徐少歌、卢付臣 办公室设在综合调度室, 综合调度室主任负责做好人员定位系统专项设计等日常工作。 三、人员管理系统组成 人员管理系统主要由监控计算机、系统软件、人员定位分站、
基于Wi-Fi实时定位技术 矿山人员资产定位应用方案说明
目录 1引言 (3) 1.1文档说明 (3) 1.2术语与缩写解释 (3) 2项目需求 (4) 2.1项目背景 (4) 2.2需求分析 (4) 2.3方案优势 (4) 3方案设计 (5) 3.1设计理念 (5) 3.2功能描述 (6) 3.2.1定位监控 (6) 3.2.2标签管理 (7) 3.2.3报警管理 (7) 3.2.4系统管理 (8) 3.2.5扩展功能 (8) 3.2.6统计报表 (8) 3.3定位网络设计 (9) 4井下Wi-Fi无线定位监控通讯系统 (11) 4.1井下矿工定位考勤系统 (12) 4.2井下电机车定位管理 (12) 4.3Wi-Fi无线语音数据通信系统及Wi-Fi手机定位系统 (13) 4.3.1Wi-Fi网络–数据传输、语音通信、无线视频 (13) 4.3.2无线语音功能模块 (14) 4.3.3手机实时定位主要功能 (15) 5方案实施 (17) 5.1网络部署设计 (17) 5.2网络安装 (17) 5.3实施计划 (17) 5.3.1实施说明 (17) 5.3.2施工进度安排 (17)
1引言 1.1 文档说明 本文档为基于Wi-Fi的实时定位解决方案。 1.2 术语与缩写解释
2项目需求 2.1 项目背景 矿井的分布是分层结构的，井下面积很大，井下人员较多，为了保证井下人员的安全，防患于未然，监控矿车运作，我们将采用基于Wi-Fi的无线局域网实时定位系统对井下的矿工和矿车进行跟踪定位，随时了解每个矿工、矿车的当前位置。同时需要实现对每个矿工上下勤的监控功能和矿车矿石运输监管统计工作。基于Wi-Fi的无线局域网，需要实行语音通信、视频传输、环境信息采集等功能。 2.2 需求分析 1、人员、车辆的实时精确定位系统：通过井下电子地图，实时显示人员和车辆位置，记录移动轨迹。 2、人员考勤系统：每日自动统计人员进出矿井的次数和时间，能识别其他未经允许的人员擅自入内，并且报警。 3、Wi-Fi无线井下环境参数实时监控传感系统：通过Wi-Fi模块连接各类传感器，可以采集井下温度、湿度等环境参数，并且无线传输。 4、无线车辆识别监控系统及采矿量监控系统：车辆上安装的定位标签，电机车在井下定位区域可随时查询每台车所在位置、运行区间。系统根据判断出的矿车载体，自动跟踪矿车的运行轨迹，在监控轨迹与事先设定路线不符和时报警。 5、Wi-Fi无线语音通信系统：企业员工使用WLAN/GSM双模手机可在WLAN覆盖区包括井下优先通过Wi-Fi网络实现内部通话，参加电话会议，也可拨打PSTN外线电话，代替座机和手机的功能；离开WLAN覆盖区采用GSM拨打电话。不但可节省通话费用，而且可以通过无线网络和Wi-Fi手机开展定位、视频电话、会议电话等多种增值业务。 6、Wi-Fi无线视频监控系统：带有Wi-Fi的无线视频摄像头可以按装在移动的车辆上或者由矿工携带，实时无线传输视频图像。 2.3 方案优势 ?网络覆盖范围广，容易覆盖整个区域，设备可集中管理，维护成本低； ?可定位带有Wi-Fi模块的手机、PDA等其他Wi-Fi终端； ?Wi-Fi在室内外都工作； ?Wi-Fi支持上网，可以通过Wi-Fi网络上传数据； ?定位精度高 ?本地化服务，软硬件可订制。
郑煤集团（登封）教学二矿矿井人员定位系统 设 计 方 案 编制单位：郑煤集团（登封）教学二矿 编制时间：二0一0年十一月
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教学二矿人员定位系统设计方案 根据国家安全监管总局【2010】146号，关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》文件要求和河南省、郑煤集团有关文件精神，完善井下安全避险“六大系统”，进步一提高我矿安全生产保障能力，结合我矿实际，特编制人员定位系统设计方案： 一、煤矿人员监控工程设计编制依据 1、AQ6201——2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》 AQ6210——2007《煤矿井下作业人员位置监测与管理系统通用技术条件》 2、AQ1018 ----2007《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》 3、《煤矿安全规程》2010年版 4、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装【2010】146号） 5、《教学二矿井下安全避险“六大系统”实施方案》 二、组织领导机构 成立人员定位系统管理领导组： 组长：李同河 副组长：刘建军、郑勤峰 成员：邵吉利、王俊营、匡久、孙坤东、王克勋、徐少歌、卢付臣 办公室设在综合调度室，综合调度室主任负责做好人员定位系统专项设计等日常工作。 三、人员管理系统组成 人员管理系统主要由监控计算机、系统软件、人员定位分站、人
文献综述 电子信息工程 基于单片机的GPS定位系统设计综述 摘要：本文简要描述了GPS定位系统的应用现状和未来的一个发展趋势以及GPS接收器的一些结构特征。设计了几种基于单片机的GPS的方案，其中考虑到不同方案所具备的各自优势，例如功耗﹑性能﹑价格等等。具体选择哪种方案需要更进一步的斟酌。 关键词：GPS；单片机；功耗 引言 全球定位系统（GPS）是20世纪70年代由美国开始研制，于1994年全面建成，以接收导航卫星信号为基础的非自主式导航与定位系统[1]。随着社会的发展和科学技术的进步，使得我们判别方向和确定距离的能力有了划时代的进步。全球卫星定位系统GPS便是近年以来开打的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性﹑全能性﹑全天候性的导航定位﹑定时﹑测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用[2]。经过20多年的研究实践，现在GPS定位的应用已是多种多样。不仅在航天﹑军事﹑科研领域需要涉及到GPS定位，在日常生活中人们也越来越多的感受到GPS定位的重要性。一、GPS的应用现状 GPS业界流行这样一句话，“GPS的应用只受到人们想象力的限制”。目前GPS的民用领域已经包括了陆地运输、海洋运输、民用航空、通信、测绘、建筑、采矿、农业、电力系统、医疗应用、科研、家电、娱乐等多个领域，而大家所熟知的汽车导航也只不过是其中的应用之一。日本的GPS系统车载使用率高达59%，欧美约为25%。中国汽车的GPS系统车载率不到2%。用户迫切的需求造成了巨大的市场空洞，时刻寻找着利润增长点的各大IT厂商也蜂拥而至，或彻底转型或拓展业务，开始抢占这个巨大的蛋糕。不但如此，GPS产业的迅猛发展还同时影响了其他并行产业链的发展，并使其交叠融汇，这也使得大量带有GPS功能的PDA、MP4、相机、手机等手持终端设备成为现今市场上的一大主流[3]。 二、GPS的未来前景 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平
定位系统的设计与实现 本文实现的定位系统针对室外环境及办公室环境的实现的定位应用，通过对场景中人员、物品进行定位，方便用户对目标的实时监测和管理。 上位机开发环境为MFC (Microsoft Foundation Classes)，它是一个微软公司提 供的类库，以C++类的形式封装了Windows API ，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。其中包含的类包含大量Windows 句柄封装类和很多Windows 的内建控件和组件的封装类。它的详细介绍在这里就不赘述了。下面对本定位系统的具体实现过程进行比较详细的描述。 1.1 定位系统结构 定位系统拓扑结构图如图1-1所示。其实际场景应用可以参考图1-2。 Anchor 图1-1 定位系统拓扑结构图 ANCHOR 串口代理 传输测距结果 图1-2 实际应用场景图 本拓扑中有三种功能不同类型的节点：主锚节点、从锚节点、目的节点。其
中主锚节点和从锚节点是一类已知自身位置坐标信息的固定节点，它们的任务是获取包含距离信息以及信号强度值的数据包。目的节点是可以自由移动的节点，可以在一定范围内自由移动，定位系统的最终目的就是获取该类节点位置的坐标信息；从锚节点负责发起测距请求，将测距信息发往目的节点，得到从锚节点与目的节点的距离信息以及信号强度信息，并将该信息发往主锚节点。主锚节点在整个系统中起着至关重要的作用，首先它要响应上位机发出的命令，确定要定位的目标，并发出指令，命令从锚节点对目标节点进行测距；其次主锚节点不仅要获取自身与目标节点的距离信息以及信号强度信息，还需要协调控制三个从锚节点，接受从锚节点发回的测距信息；最后主锚节点负责并将这些信息送还给上位机软件处理。目的节点实时监测是否有定位请求并配合锚节点测出响应的距离信息以及信号强度信息； 本定位系统主要包括四大块：硬件节点、硬件节点软件、上位机监测软件以及显示模块。每一部分设计都有其特殊性，硬件节点为系统提供了定位所需的硬件平台，是信息采集的基础,第三章已经详细介绍其性能，这里不再赘述。硬件节点软件主要完成了节点间的链路建立和数据采集与传输。上位机软件首先通过有线方式(使用串口)接收由定位硬件节点采集到的相关信息，然后对所采集的定位信息进行处理，最后选用合适的定位算法，计算出目标节点在该参考系的坐标。显示模块负责动态显示节点定位效果，免去人工思考数字坐标所代表的具体意义，是定位软件人性化设计的一个体现。图1-3为系统整体程序流程图； 图1-3系统整体程序流程图 下面分别详细介绍余下的三个模块。
工厂人员定位系统 方案建议书
摘要 当前大型工厂制造企业，人员管理除考勤管理外主要依靠监管人员进行现场管理的方式，这种方式不但需要监管人员亲临现场，而且并不能从根本上解决人员管理问题，比如车间分布较分散，监管人员需要不断巡视各车间；人员较多时，并不能对每个人员起到监管作用。随着企业规模扩大，人员的增多，随之而来的是如何提高监管人员的工作效率，管理好每个人员，对企业管理来说至关重要。 针对工厂人员管理的难题，结合了ZigBee无线技术，开发出工厂人员定位系统，可以从根本上解决工厂人员管理的问题。系统不但解决了监管人员要到现场进行巡查的麻烦，并且能够解决对每个人的实时监管。监管人员只要坐在电脑旁，即可实现实时监控。系统不仅节省大量人力，而且极大的提高了工作效率。工厂人员定位系统还可以扩展工厂人员考勤系统，实现人员从上班打卡考勤到下班打卡考勤整个过程中的实时监控、历史信息查看，从而让管理者能够对人员在工作期间的活动情况一幕了然，当出现紧急情况时可立刻定位到人员，进行及时处理。 工厂人员定位系统是基于SQL大型数据库，在充分理解工厂人员管理的需求后，结合ZigBee技术，将原来的人员亲临现场管理变成智能化的系统监控管理。可解决人员管理难、工作效率低、无法实时监管到每个人、是否按时到岗、危险无法及时处理等问题，在很大程度上提高了企业的人员管理工作效率。
目录 1. 项目背景及意义 (1) 2. 需求分析 (2) 2.1. 人员定位系统的用户需求 (2) 2.2. 人员定位系统的功能性需求 (3) 2.3. 人员定位系统的非功能性需求 (4) 3. 系统总体设计 (5) 3.1. 系统示意图 (5) 3.2. 系统架构 (5) 3.3. 系统设计要点 (6) 4. 系统设计与实现 (6) 4.1. 系统主要功能 (6) 4.2. 系统特点 (13) 5. 系统设计方案 (14) 5.1. 设计原理 (14) 5.2. 定位原理 (14) 5.3. 设备布置规则 (15) 5.4. 路面定位示意图 (17) 5.5. 车间定位示意图 (17) 6. 系统技术规格 (18) 7. 系统组成 (20) 7.1. 系统拓补图 (20) 7.2. 主要设备 (20) 7.3. 系统软件 (31)
kJ128矿用人员监测系统 设 计 方 案 设计： 审核： 批准： 2013年7月4日
前言 χχχ矿位于χχχ，设计年生产能力为100万吨，采用χχχ井开采，矿井工业广场面积χχχ亩，因矿井生产需要，现建立KJ128矿用人员监测系统。 根据根据煤炭行业标准GB3836-2000和新版《煤矿安全规程》规定,结合χχχ矿的实际情况和具体需求，本着先进性、经济性、可靠性和可拓展性的原则，制定本方案。
目录 第一部分产品概述................................................................... 错误!未定义书签。 一、公司及产品介绍............................................................. 错误!未定义书签。 二、系统功能介绍 (4) 2.1系统功能框图 (4) 2.2 特点及功能 (5) 2.3 主要电气性能 (6) 三KJ73型矿用无线接收分站 (6) 3．1 用途 (7) 3．2 工作原理 (7) 3．3 分站结构 (7) 3.4 使用方法 (8) 四 KGE32矿用发码器 (8) 4．1 用途 (8) 4.2 组成及工作原理 (9) 4.3 主要特点及功能 (9) 4.4 主要电气性能 (9) 4.5 环境条件 (9) 4.6 结构 (10) 4.7 使用方法和注意事项 (10) 五系统管理软件 (10) 5.1信息管理 (11) 5.2考勤管理 (12) 5.3系统设置 (18) 第二部分工程设计方案 (20) 一 kj128矿用人员监测系统综合设计说明 (20) 1.1χχχ现状 (20) 1.2. 系统设置 (20) 二具体案例讲析 (21) 第三部分附录.......................................................................... 错误!未定义书签。 表1：三恒产品的使用业绩.................................................. 错误!未定义书签。
人员精确定位系统方案
第一章引言 自十一五以来，我国加大了基础设施建设力度，中国交通建设事业进入了快速发展轨道。尤其在高速公路、铁路、城市轨道方面的建设突飞猛进。在公路、铁路建设方面，道路建设路线逐渐由平原、微丘向山区高原挺进，隧道、桥梁等结构物占线路的比重越来越大，隧道建设工程数量持续增长；在城市轨道建设方面，地铁具有节省土地、减少噪音、减少污染、节省资源等优点，成为各城市解决拥堵、提升城市交通运输能力的重要手段。由于隧道及城市地铁建设的造价高、运营管理相对复杂、施工环境恶劣、事故发生频率较高，常要求对隧道中人员数量进行统计、对施工现场环境进行监控。 目前市场上隧道安全监控系统中都没有与外界直接通话的无线通信系统，在遇到突发事故，如崩塌、涌水涌泥等事故，不能及时向隧道监控室汇报，很容易贻误抢险时机。如果有无线通信系统，施工人员在隧道中工作，可随时将隧道的掘进和安全情况汇报到隧道监控室，便于调度和及时处理突发事故。 当遇到隧道突发事故，对隧道施工人员的抢救缺乏可靠的位置信息，也缺乏语音通信手段，抢险救灾、安全救护的效率仍然不高，效果不理想。由于通信网络不畅，通信手段单一，网络承受能力差，往往造成领导层信息不畅通，指挥不足，数字不准，不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大。隧道对利用相应的人员跟踪定位设备，全天候对施工人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在隧道的位置及活动轨迹、全隧道人员的位置分布情况等需求迫切。 苏州任辉物联科技有限公司是一家集研发、生产、销售、服务为一体的新型高科技企业，公司多年来专业致力于提供通道闸系统，门禁系统的开发、整合与应用。凭借多年的经验积累和不断的技术创新，我们有能力为客户提供合理的智能化考勤、门禁、消费、工地门禁通道系统解决方案，建设一流的系统工程，以优质的售后服务和严格的培训机制保证系统长期、连续、稳定
厂区人员定位系统解决方案 软件技术有限公司 2015-6
目录 1.项目背景及意义 (2) 1.1系统背景 (2) 1.2项目意义 (2) 2.系统介绍 (3) 2.1系统简介 (3) 2.2系统特点 (3) 3.系统介绍 (4) 3.1系统概述 (4) 3.2功能实现 (5) 3.2.1职工权限设定 (5) 3.2.2全程区域定位 (6) 3.2.3记录考勤 (7) 4.产品配置 (7) 4.1测温腕带电子标签 (7) 综合版防水读写器 (8) 4.3定向分析仪 (10) 4.4数据采集器 (11) 5结束语 (12)
1.项目背景及意义 1.1系统背景 工厂由于人员较多，管理方面存在一定难度，很容易产生管理漏洞，引发不必要的管理难题；此外，工厂本身也是易燃易爆地带，很容易发生危险，造成不可挽回的损失和后果；加之工厂规模较大，如果由于人员管理涣散导致问题的发生，也无从追究责任，使肇事者存在侥幸心理，不加注意，导致问题更加严重，工厂制度将难以得到完善。 1.2项目意义 我们从化工厂存在的实际人员管理问题角度出发，研发出RFID 工厂人员管理定位系统，此系统重点解决了工厂全体员工的管理问题，实现简单的人员区域定位，为管理人员带来便捷，同时可以解决工厂的众多管理问题，对工厂工人进行严格管理，减少意外发生，保障工人的安全，避免因意外给工厂带来的经济损失，提高工厂的名誉，为工厂带来更大的效益。
2.1系统简介 本系统是运用无线传感网络和RFID射频识别技术，通过安装RFID硬件和对应的功能软件，针对工厂人员管理的实际情况，开发的一套完整高效的智能化管理系统。 2.2系统特点 （1）RFID设备技术先进 RFID电子腕带技术可以透过外部材料读取数据；使用寿命长，能在恶劣环境下工作；读取距离更远；可以写入及存取数据，写入时间快；腕带的内容可以动态改变；能够同时处理多个标签；腕带的数据存取有密码保护，安全性更高；可以对腕带附着物体进行追踪定位。 （2）本系统具备较高的成熟度 具有低成本.低功耗.稳定性和保密性特点，可独立运行，不依赖于其他系统。充分考虑网络.主机.操作系统.数据库等的可靠性和安全性设计。 （3）良好的兼容和可扩展性 采用先进的计算机应用技术，具有良好的可扩充性。开放的体系结构和长远的生命周期，能满足以后开发新功能需要；系统通过GPRS 或者串口得来的数据，能和系统实现无缝隙连接。
南京长途客运总公司 汽车GPS定位/记录仪 系统建设方案 J T -O M R O N
目录 第一章前言 (1) 第二章系统总体设计 (3) 第三章系统总体设计方案 (11) 第四章监控管理系统设计方案 (14) 第五章系统建设方案 (19)
第一章前言 随着经济的高速发展，车辆已经成为了一种非常重要的交通工具，它已成为了企业业务和私人生活中的一部分。客运行业是各省市地区的重要经济形式，随着交通运输行业之间的竞争不断加剧，带来了诸多的交通和管理问题，因此运输企业采取种种措施来监控和保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中，有时出现车辆被盗、司机来公车干私活、司机未按规定的路线行驶、企业无法高速快效的进行车辆调度等等问题，而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生，已成为一个迫切需要解决的课题摆到了运输行业各企业的面前。 对于客运企业来说，主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要，一般有如下的需求： ●当出现被盗情况时，即时发现和制止盗窃行为。 ●随时了解到自己的车辆所在地点。 ●怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。 ●怎样控制票款的流失。 ●更有效的监控业务的执行情况。 ●司机是否按公司的规章行车。 ●对车辆的营运历史进行有效管理。 ●更有效的提高车辆的调度。 ●车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。 ●在行车过程中，当出现异常情况时，能随时随地获得帮助。 针对上述问题，我们依靠自身成熟的技术，同时借鉴国内外成功的经验，现已在ITS（智能交通系统）领域中率先迈出了坚实的一步，取得了重大进展，公司研发、生产的GPS车载记录仪是一项引进国外最新科技成果、融全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、全球移动通信系统（GSM）以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技项目，设计成具有卫星定位、数字通讯、调度管理、防劫防盗、报警等多功能的高科技综合信息管理系统，为
基于Wi-Fi实时定位技术 厂区人员车辆出入定位管理系统解决方案 江苏开拓信息与系统有限公司 2013年5月
目录 1引言 (3) 1.1文档说明 (3) 1.2术语与缩写解释 (3) 2项目需求 (4) 2.1项目背景 (4) 2.2需求分析 (4) 2.3方案优势 (4) 3方案设计 (5) 3.1设计理念 (5) 3.2功能描述 (6) 3.2.1定位监控 (6) 3.2.2标签管理 (7) 3.2.3报警管理 (7) 3.2.4系统管理 (8) 3.2.5扩展功能 (8) 3.2.6统计报表 (8) 4厂区内Wi-Fi无线定位监控通讯系统 (9) 4.1厂区人员定位考勤系统 (9) 4.2厂区车辆定位管理 (10) 4.3Wi-Fi无线语音数据通信系统及Wi-Fi手机定位系统 ......................................... 错误！未定义书签。 4.3.1Wi-Fi网络–数据传输、语音通信、无线视频............................................. 错误！未定义书签。 4.3.2无线语音功能模块............................................................................................. 错误！未定义书签。 4.3.3手机实时定位主要功能 ..................................................................................... 错误！未定义书签。5方案实施............................................................................................................................. 错误！未定义书签。 5.1网络部署设计........................................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2网络安装................................................................................................................... 错误！未定义书签。 5.3实施计划................................................................................................................... 错误！未定义书签。 5.3.1实施说明............................................................................................................. 错误！未定义书签。 5.3.2施工进度安排..................................................................................................... 错误！未定义书签。
一. 范畴 人员定位系统设计方 案 本标准规定了井下作业人员治理系统的产品分类，技术要求试验方 法和检 验规则。 本标准适用于煤矿使用煤矿井下作业人员治理系统 二. 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用用于本标准，然 而，鼓舞按照本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文 件，其版本使用与本标准。 GB/T 2887 电子运算机场地通用规范 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸性气体环境用电气设备第 爆炸 性气体环境用电气设备第 GB GB GB GB 3836.1 3836.2 3836.3 3836.4 1 部分 : 通用要求。 2 部分 3 部分 3 部分 d “ 增安型“ 本质安 全型” i a e “ 利用随机数股子进行随机抽样的方法 AQ 6201-2006 煤矿安全监控系统通用技术要求 MT209 煤矿通讯，监测，操纵用电工电子产品通用技术要求 MT286 煤矿通信，自动化产品型号编制方法和治理方法 772-1998 煤矿监控系统要紧系能测试方法 899 煤矿用信息传输装置 1004-2006 煤矿安全生产监控系统通用技术条件 1005-2006 矿用分站 1007-2006 矿用信息传输接口 1008-2006 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 GB MT/T MT/T MT/T MT/T MT/T 10111 MT/T 三.术语和定义 煤矿井下作业人员治理系统 management system for the underground personnel in a coal mine
本科毕业设计（论文） 题目基于单片机的GPS定位 系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
人员定位系统设计 方案 1
煤矿井下人员定位作业管理技术方案 一.范围 本标准规定了井下作业人员管理系统的产品分类, 技术要求试验方法和检验规则。 本标准适用于煤矿使用煤矿井下作业人员管理系统 二.规范性引用文件 下列文件中的条款经过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件, 其随后所有的修改单或修订版均不适用用于本标准, 然而, 鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件, 其版本使用与本标准。 GB/T 2887 电子计算机场地通用规范 GB 3836.1 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求。 GB 3836.2 爆炸性气体环境用电气设备第2部分: 隔爆型”d” GB 3836.3 爆炸性气体环境用电气设备第3部分: 增安型”e” GB 3836.4 爆炸性气体环境用电气设备第3部分: 本质安全型”i” GB 10111 利用随机数股子进行随机抽样的方法 AQ 6201- 煤矿安全监控系统通用技术要求 2
MT209 煤矿通讯, 监测, 控制用电工电子产品通用技术要求 MT286 煤矿通信, 自动化产品型号编制方法和管理办法 MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要系能测试方法 MT/T 899 煤矿用信息传输装置 MT/T 1004- 煤矿安全生产监控系统通用技术条件 MT/T 1005- 矿用分站 MT/T 1007- 矿用信息传输接口 MT/T 1008- 煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 三.术语和定义 煤矿井下作业人员管理系统management system for the underground personnel in a coal mine 监测井下人员位置, 具有携卡人员/入井时刻, 重点区域出/入时刻, 限制区域出/入时刻,工作时间, 井下和重点区域人员数量, 井下人员活动路线等监测, 显示, 打印, 存储, 查询, 报警, 管理等功能。 四.技术要求, 一般要求; 对煤矿进下人员定位系统的认证流程熟悉, 亲自参与并完成了相关的产品认证。总结经验, 全新开发了一套以C/S架构的煤矿井下人员定位系统。其特点: 3
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 本科毕业论文(设计) 题目：GPS定位系统设计 学院：自动化工程学院 专业：电子信息科学与技术 班级：2007级1班 姓名：############# 指导教师：#$############
2011年6 月2 日 GPS定位系统设计The Design of GPS Positioning Syste
摘要 本系统设计的是基于GPS定位系统的公交车自动报站系统。硬件上是由单片机(SPCE061A)、液晶显示模块、GPS接受器、SPR模组等组成。能够实现卫星定位，公交车语音报站等功能。 该系统通过实时对GPS模块输出数据采集，并根据得到的经纬度信息判断公交车当前是否到达预设的各个站点。本系统的优越性主要体现在通过GPS对公交车进行实时定位，无需人工干预，便可准确无误的进行自动报站，以实现朽能化和高可靠性。 关键词GPS 单片机定位报站 Abstract This system provides the function of the GPS bus location and stop reporting. It’s based on the SPCE061A MCU, LCD module, GPS receiver, SPR module and other components. It can achieve satellite positioning, bus stops reporting and other functions. The system is based on real-time GPS data acquisition module getting the information of latitude and longitude and determine the current bus stop. Advantages of this system is mainly that through real-time GPS positioning on the bus, without human intervention, it can be accurate for automatic station in order to achieve energy and high reliability of the decadent. Keywords GPS MCU positioning stop reporting
地下管廊人员 定位系统 ***********有限公司 目录 1.前言 (3) 1、No table of contents entries found.前言 ************有限公司于2004年成立，作为专业视频传输设备制造厂商，致力于研究开发具有国际标准、高可用性、高品质的HTCview 系列高清传输和高清视频产品，积极与全国各大科研院校建立了技术
开发协作。 *************有限公司总部位于深圳，业务已在全国十几个省、市、自治区，为高速公路、城市交通、公安交警、监狱、海关、军队、石化、煤矿、水利、电力、机场、港口码头、教育、工厂等行业用户提供了专业化的视频监控设备和解决方案和成功案例。 ************有限公司是一家从事隧道人员定位系统、煤矿人员定位系统、厂区人员定位系统设备、地下综合管廊、矿用通信广播、安全监控系列产品研发、设计、生产、销售于一体的高新技术企业。 产品已通过国家公安部安全与警用电子产品监测中心和交通部国家交通安全设施质量监督检验中心(交通部交通工程监理检测中心)全面测试，在同行业处于领先地位。 ****在坚持自主品牌，坚持“快捷、创新、细节”的原则中获取客户的需求，满足客户需求。 2、环境介绍 城市综合管廊又称共同沟，它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于敷设市政公用管线的市政公用设施，是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。 城市综合管廊避免了由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰，综合管廊自动化控制系统是城市基础设施建
定位系统的确定 大型齿轮在线测量仪器的定位精度直接影响仪器的测量精度，由于在线测量仪器与被测齿轮之间难于精确实现定位，使在线测量仪器测量精度受到制约。本次设计采用齿槽定位法，具有容易定位，定位精度高的优点。设计双定位球的定位系统，由两个定位球的定位位置确定测量头相对于齿轮的位置。为了保证齿轮的定位精度，一方面要求定位球直径大小与待测齿轮相匹配，另一方面要求对定位球本身的精度保证。 测量系统的定位靠定位球A和B完成，如下图所示。由于此仪器只针对特定齿轮，故在设计之初即设定好定位球的半径、臂长、定位位置等参数。当系统启动以后，系统自动定位于正确的定位位置并会补偿定位误差。定位球A的移动靠微分筒的丝杆驱动并带有锁紧装置，定位球B为浮动。定位时先调整A的位置并锁紧，当A伸人齿槽后，B自动伸入另一个齿槽，完成定位功能。为测量不同的齿轮，要求定位球精度高，重复性好。对于锁紧螺母与半球形垫圈，应避免夹紧时的过定位，保证定位精度，且装夹方便。 定位球A 定位球B 由前面的系统测量原理分析可知，直线基准法存在着原理误差。而定位机构的设计精度是影响原理误差的重要因素之一。目前大型和超大型在线测量的、仪器的关键技术是精密定位技术，所以在定位机构设计方面我们应当投入较多的精力，争取实现定位精度和经济效益的最佳结合。在线检测仪器当中最理想的定位方法是齿槽定位，不仅定位可靠，而且定位精度高。为了保证齿轮的定位精度，一方面要求选择与待测齿轮参数相匹配的直径大小的定位球，另一方面要求定位球本身的精度保证。 在本次设计的思想中是在软件支持的人机界面中输入待测齿轮的国家标准
几何参数（模数，基圆半径等）以及定位球直径后，自动生成待测齿轮的公法线长度偏差ΔW （用公法线测量仪器测定）并求解定位球的直径与定位球同齿轮在切线点处的端面压力角之间的超越方程，就可以得到补偿了定位球几何精度和齿轮齿槽精度影响的精确定位位置。 对于采用了双定位球的定位系统则可以有两个定位球的定位位置确定测量头相对于齿轮的位置。 在此对定位球的设计主要包括定位球的直径，定位臂的长度，定位球跨距的选定。 2 定位球直径的计算与选择 定位球的直径选择一定要根据它的运动轨迹。一定要使定位球齿轮齿保持可靠的接触，使定位球的球心在齿顶圆与齿根圆之间，并且最好接近分度圆。 通过查阅相关资料，定位球的直径可由接下面超越方程（式4.1）而得： ) cos 2cos(tan ) cos 2sin(cos sec 2 1t t b t ti b t t b t ti ti b inv R S Z R inv R S Z inv D ααπα ααπα αβ--+= --+ (4.1) 在此式中： R b 为基圆半径； b β 为基圆螺旋角； Z 为齿数； t α 为齿轮端面分度圆压力角； αti 为齿轮定位面分度圆压力角； t s 为端面分度圆齿厚； 令αti 分别等于分度圆半的压力角20。 、和齿顶圆压力角22.8879。 ，算出定位球直径范围应当满足（公式4.2）： max 0min D D D ≤≤ (4.2) 由（公式4.2）分析可得，D 0的确定只与待测齿轮的具体标准参数βb （此处取用直齿，即βb =0）、αt （我国规定的压力角αt =20。 ）、Z 、m 有关。其中Z 的影响很小。