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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 安全生產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)是一套建立在Zigbee芯片平臺(tái)上，基于Zigbee2006協(xié)議規(guī)范的，以1-12個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成的一個(gè)實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)。如圖所示系統(tǒng)主要由兩部分組成。一是由Zigbee傳感器和網(wǎng)關(guān)組成的WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))，二是用來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的的上位機(jī)系統(tǒng)
- 詳細(xì)介紹：
- 首先，Tag節(jié)點(diǎn)發(fā)起計(jì)算的請(qǐng)求，它會(huì)向附近的定位節(jié)點(diǎn)（即傳感器單元）廣播一個(gè)信息，參考節(jié)點(diǎn)接收到信息后會(huì)將此次通訊收獲取的信號(hào)強(qiáng)度值和DOA信息收集，這樣連續(xù)發(fā)生N（N=1，2，3，4,.......n）次，一般取8次（現(xiàn)有的定位芯片 CC2431 采用的就是8次）其次定位節(jié)點(diǎn)（即傳感器單元）會(huì)將這8次信號(hào)強(qiáng)度值和DOA信息求平均值，然后連同自己的坐標(biāo)發(fā)送給Tag節(jié)點(diǎn)。 然后，tag節(jié)點(diǎn)收到這些信息后，選擇一個(gè)或多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之中，信號(hào)最好的參考節(jié)點(diǎn)信息使用，然后利用（ x，y， z）計(jì)算位置信息。 最后，Tag節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和Zigbee網(wǎng)關(guān)把坐標(biāo)信息傳送到上位機(jī)，在上位機(jī)通過軟件就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控Tag節(jié)點(diǎn)的行蹤。 另外在定位過程中RSSI的值和DOA的值將隨著天線的設(shè)計(jì)、周圍環(huán)境以及包括若干其他因素在內(nèi)的其它附近干擾信號(hào)源的變化而變化。進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)應(yīng)將數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息加以平均。在此系統(tǒng)中增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以達(dá)到降低對(duì)各節(jié)點(diǎn)具體測(cè)試結(jié)果的依賴性，同時(shí)全面提高精確度的目的。 另外無論在任何環(huán)境下設(shè)置參考節(jié)點(diǎn)，都會(huì)影響到定位的精確性，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在靠近地面和天花板時(shí)候都會(huì)產(chǎn)生吸附作用，從而影響信號(hào)的強(qiáng)度。因此，應(yīng)該使用全向天線。
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)
- 煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，存在多種安全隱患。現(xiàn)有的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足安全生產(chǎn)需要。本系統(tǒng)采用Zigbee技術(shù)，通過大量的布置節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造3D實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)；此系統(tǒng)使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人員的可視化跟蹤與管理，確保生產(chǎn)人員處于安全生產(chǎn)環(huán)境中。在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，許多傳感器節(jié)點(diǎn)有可能已經(jīng)損壞，但該系統(tǒng)利用極化天線結(jié)合Zigbee技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在殘存覆蓋區(qū)域利用一個(gè)已知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，這就為營(yíng)救工作爭(zhēng)取到了寶貴的時(shí)間。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)采用Zigbee技術(shù)，構(gòu)建了的3D實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)，該系統(tǒng)能夠在傳統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中達(dá)到精準(zhǔn)3D定位，并具有很好的穩(wěn)定性；借助該系統(tǒng)，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、人員、工具、物料的可視化跟蹤與管理，確保生產(chǎn)人員處于安全生產(chǎn)環(huán)境中，保障生產(chǎn)工作的安全進(jìn)行。諸如在礦井下可以實(shí)時(shí)了解工作人員的位置，在電廠等危險(xiǎn)環(huán)境下確保生產(chǎn)人員處于危險(xiǎn)范圍之外。另外，在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，許多傳感器節(jié)點(diǎn)有可能已經(jīng)損壞，但該系統(tǒng)利用智能天線結(jié)合RSSI/DOA技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)已知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，這就為營(yíng)救工作爭(zhēng)取到了寶貴的時(shí)間。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年12月 遼寧省大連市 榮獲大連市首屆大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意作品大賽二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 專利創(chuàng)新大賽參賽作品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)是一個(gè)集成有定位功能的Zigbee射頻收發(fā)器，結(jié)合其他Zigbee節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)比較精確的定位。本定位系統(tǒng)在市場(chǎng)上尚無同類產(chǎn)品問世。目前來說該系統(tǒng)還不成熟，并沒有通過實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的檢驗(yàn)。不過Zigbee作為一種高性價(jià)比、低成本、低功耗、低復(fù)雜度的無線通信技術(shù)，以其來實(shí)現(xiàn)無線定位具有良好的應(yīng)用前景
同類課題研究水平概述
- 隨著工業(yè)自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也要求在不同的環(huán)境下進(jìn)行，其中也包括了許多危險(xiǎn)環(huán)境。在諸如礦井、電廠、爆破現(xiàn)場(chǎng)、地下隧道等環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn)工作，危險(xiǎn)性都非常高。如何保障生產(chǎn)作業(yè)的人生安全，是此類生產(chǎn)性企業(yè)要重點(diǎn)考慮的問題。應(yīng)用信息技術(shù)可以有效地對(duì)生產(chǎn)要素進(jìn)行監(jiān)控，規(guī)范生產(chǎn)人員的操作，保障生產(chǎn)工作安全有序的進(jìn)行。并在災(zāi)難發(fā)生時(shí)對(duì)人員進(jìn)行及時(shí)有效地搜救。 定位系統(tǒng)一般分為兩類，一類是絕對(duì)定位系統(tǒng)（如GPS），就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是絕對(duì)的、唯一的。另一類是相對(duì)定位系統(tǒng)，就是把系統(tǒng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)其他節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)都是相對(duì)于原點(diǎn)的坐標(biāo)。大多數(shù)的定位系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)其中的一種定位。 目前在礦井、電廠、爆破現(xiàn)場(chǎng)、地下隧道等環(huán)境下使用的最多的還是有線的定位系統(tǒng)。這種系統(tǒng)價(jià)格昂貴、布線困難、維護(hù)麻煩、容易被破壞。 GPS（全球定位系統(tǒng)），這是大家最為熟悉的無線定位系統(tǒng)，它的功能十分強(qiáng)大，但是在一些GPS信號(hào)覆蓋不到或者信號(hào)較弱的環(huán)境，如地下商場(chǎng)、井下、倉儲(chǔ)、超市、等環(huán)境中，人們非常需要對(duì)設(shè)施物品或其它的移動(dòng)的終端進(jìn)行定位。另外GPS 需要固定基礎(chǔ)設(shè)施，而且靈活性和頑健性都不是很好。這時(shí)候傳統(tǒng)的GPS服務(wù)已經(jīng)不能滿足我們的需求。 UWB（超寬帶無線技術(shù)），已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)井下的三維定位。但與Zigbee比較起來它存在芯片價(jià)格過高不利于大規(guī)模推廣的缺點(diǎn)。另外它的位置計(jì)算是在上位機(jī)上進(jìn)行的，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量大、網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)重、網(wǎng)絡(luò)的可拓展性不強(qiáng)。 本系統(tǒng)是一套建立在Zigbee芯片平臺(tái)上，基于Zigbee2006協(xié)議規(guī)范的，以1-12個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成的一個(gè)實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)。一是由Zigbee傳感器和網(wǎng)關(guān)組成的WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))，二是用來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的的上位機(jī)系統(tǒng)。
