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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Zigbee的無線人員定位系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品基于Zigbee技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)在礦井當(dāng)中采集多個位置的各種環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行安全分析，防患于未然。在突發(fā)事件當(dāng)中對遇險者迅速定位，并能與遇險者簡單通信，有助于救援工作的順利展開。本系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)具有使用方便、低功耗和靈活組網(wǎng)等特點(diǎn)，適用于多種場合人員定位，應(yīng)用領(lǐng)域較廣。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品是一種適用于大多數(shù)環(huán)境包括井下人員搜索與定位的產(chǎn)品。 作品主要依據(jù)定位目標(biāo)相對錨點(diǎn)的信號質(zhì)量LQI測距，采用質(zhì)心算法定位機(jī)制，實(shí)現(xiàn)人員精確定位。在監(jiān)控區(qū)域由定位節(jié)點(diǎn)通過無線網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)采集上傳至基于PC的上位機(jī)監(jiān)測平臺。利用PC計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力，對數(shù)據(jù)分析處理即可精確定位人員的位置信息。定位精度目前已經(jīng)達(dá)到20cm。 硬件平臺采用具有低功耗、底速率、短距離、自動組網(wǎng)、基于免費(fèi)頻段和低成本特點(diǎn)的無線通信模塊。適用于組建小范圍內(nèi)的無線通信平臺。在特殊的場合對定位模塊加入所需傳感模塊，對定位目標(biāo)周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測與報(bào)警。 上位機(jī)平臺界面友好，涵蓋了多種數(shù)據(jù)報(bào)表導(dǎo)入導(dǎo)出、歷史瀏覽、人員信息管理等多種功能?？蓾M足一般定位需求。 人員定位技術(shù)關(guān)鍵在于提高定位精度，采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)基于信號強(qiáng)度的定位方法，具有良好的定位效果。目前我國煤礦行業(yè)對井下人員定位有大量的需求，本定位系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用方向： 本作品致力于實(shí)現(xiàn)在礦井當(dāng)中采集各種環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行安全分析，實(shí)現(xiàn)防患于未然。在突發(fā)事件中指引逃生者逃生的方向及救援者對逃生者的位置迅速定位，方便進(jìn)行營救。也可以作為考勤，人員跟蹤之用。應(yīng)用環(huán)境限制小，既可用于地面人員定位，也可用于煤礦井下人員定位。 設(shè)計(jì)思路： 采用具有低功耗、低速率、相對短距離、多點(diǎn)組網(wǎng)、免費(fèi)頻段、簡易安裝和低成本特點(diǎn)的無線模塊作為本系統(tǒng)的硬件支持。通過硬件編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，上傳至計(jì)算機(jī)。再加入基于計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件平臺輔助，最終形成一個可以信息豐富、實(shí)時、直觀的無線定人員定位系統(tǒng)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 采用Jennic-5139模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，開發(fā)支持Zigbee協(xié)議的節(jié)點(diǎn)軟件平臺； 2.通過實(shí)地測試獲得距離與信號強(qiáng)度關(guān)系，獲得傳感器節(jié)點(diǎn)的距離-信號模型； 3.結(jié)合RSSI與質(zhì)心定位法，提出基于RSSI的網(wǎng)格1/4定位算法。 4.模塊小巧不容易被摧毀，網(wǎng)絡(luò)之健全易自動重新組建，對災(zāi)害其自身有很強(qiáng)的抵抗性難易磨滅，適應(yīng)范圍極廣。 技術(shù)關(guān)鍵： 1. 傳感器節(jié)點(diǎn)的軟硬件實(shí)現(xiàn)及簡單傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建； 2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究及新算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 主要技術(shù)指標(biāo)：定位精度、錨節(jié)點(diǎn)密度、算法代價、規(guī)模
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作為普適計(jì)算思想大系統(tǒng)中的一個典型的應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，但只有結(jié)合位置信息的傳感數(shù)據(jù)才有意義，因此定位算法的研究與設(shè)計(jì)成為一個熱點(diǎn)。目前已有的定位算法包括基于距離的定位和距離無關(guān)定位。前者主要有基于接收信號強(qiáng)度衰減的定位(RSSI)、基于到達(dá)時間的定位(TOA)等；后者主要有質(zhì)心算法、DV—HOP算法等。在傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究和系統(tǒng)構(gòu)建過程中，定位算法在實(shí)際傳感器網(wǎng)絡(luò)中的驗(yàn)證是必要的也是必須的，但實(shí)際成型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不多。 本作品采用Jennic-5139實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)各類節(jié)點(diǎn)，開發(fā)支持Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)硬件與軟件平臺，構(gòu)建一個簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并在此網(wǎng)絡(luò)平臺上驗(yàn)證基于RSSI的網(wǎng)格1/4定位算法，完成人員定位功能。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年8月在河南工程學(xué)院，由河南省科技廳組織鑒定。
作品所處階段
- 中試
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)買賣雙方合作。
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場功能演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 適用于大多數(shù)環(huán)境包括井下人員搜索與定位。在監(jiān)控區(qū)域由定位目標(biāo)攜帶的身份識別卡和監(jiān)控區(qū)域的錨節(jié)點(diǎn)組成定位網(wǎng)，定位網(wǎng)通過高功率無線模塊與基于PC的上位機(jī)監(jiān)測平臺進(jìn)行信息傳輸。身份識別卡可以自動加入網(wǎng)絡(luò)與錨點(diǎn)進(jìn)行通信獲得定位數(shù)據(jù)，然后通過定位網(wǎng)將信息傳回PC監(jiān)測平臺，監(jiān)測平臺經(jīng)過數(shù)據(jù)的分析處理即可精確定位人員的位置信息。 利用Zigbee技術(shù)設(shè)計(jì)的井下人員定位系統(tǒng)能及時掌握井下工人人員、設(shè)備的具體工作情況，確定井下工作狀況與位置信息。在排除事故隱患、事故預(yù)防預(yù)警、人員管理等方面有積極重要的作用，在事故發(fā)生，搶險救援的過程中能實(shí)現(xiàn)對被困人員最有效、有針對性的救助，盡量降低人員傷亡，減少損失。在國內(nèi)煤礦行業(yè)安全水平要求日益高的今天，這顯然有很好的發(fā)展空間。
同類課題研究水平概述
- 在國外，井下人員的跟蹤定位一般是通過紅外等無線方式經(jīng)過泄漏電纜傳輸?shù)降孛?，地面的?jì)算機(jī)可對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而判斷井下人員所在的地段。美國、日本等國家的一些煤礦已實(shí)現(xiàn)了全礦下井人員的跟蹤定位，但這種方式造價非常高。 國內(nèi)目前所使用的井下人員定位技術(shù)，大部分實(shí)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)。比如國內(nèi)速聯(lián)（北京）科技發(fā)展有限公司所研發(fā)的《礦井下人員無線定位系統(tǒng)》，其功能主要是一種無線的人員考勤系統(tǒng)。在其中“定位”的概念就是在某個無線模塊的通信范圍內(nèi)。 而上海順舟網(wǎng)絡(luò)科技有限公司應(yīng)用于Z-POS人員和資產(chǎn)跟蹤管理系統(tǒng)的無線產(chǎn)品，才屬于精度較高的無線定位系統(tǒng)。它是使利用Z-POS基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)通過偵測AP無線信號強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)移動終端的精確定位，可滿足用戶在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的定位需求；提供實(shí)時定位結(jié)果察看，支持圖形顯示和歷史軌跡回放的個性化定制，適用于多種定位應(yīng)用場景。但是其定位精度比較低，若想提高精度到其所描述的2-3米，需要很多的固定接入點(diǎn)（AP）無疑增加了更多的成本。
