ZigBee技術及其在礦山中的應用
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3．ZigBee在礦山中的應用
利用ZigBee無線網絡技術，實現井下人員的定位和各種安全生產要素以及井下環境（如瓦斯、溫度、濕度等環境指標）的無人自動采集。從而，在事故發生前，安全生產監控中心，可以隨時掌握井下不同位置的各種安全生產的要素。從而采取積極有效的預防措施；事故發生后，可以掌握事故發生當時，甚至事故發生后相當一段時間內，井下工作人員的具體分布位置，不同位置的瓦斯濃度等情況，從而制定及時有效的搶救措施，并實施有效的現場搶救指揮。
3．1 建立定位網絡
根據現場實際需要，沿坑道每隔一定距離（50 - 500米）在坑道頂部設置一個ZigBee網絡模塊（可采用電池驅動或使用其他電源），同時在其他需要定位和網絡連接的地方，也安置一個ZigBee網絡模塊；為了避免井下環境對無線信號的干擾，所有無線網絡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式，而且，每個模塊都有接收信號強弱指示功能（RSSI）。
所安置的網絡模塊將自動組成一個ZigBee通信網絡[6]，在布置網絡模塊的位置時，注意應使每個模塊至少可與兩個以上的模塊進行通信，即避免單線聯系以保證ZigBee 網絡通信的可靠性。這個通信網絡實際就是一個定位網絡，每一個網絡節點就是一個定位點，不同的是，ZigBee網絡節點體積要小得多，耗電也小，而且網絡節點之間的通信，不需要使用光纖或通信電纜連接。
3．2 建立移動目標的無線身份碼
每一個需要定位的移動目標（例如礦工），都需要隨身攜帶一個無線身份卡，或固定在安全帽上的一個紐扣電池驅動的全封閉的模塊約（50 x 40 x 8 mm）大小，每個模塊的發射功率小于1mW.
為了增加電池使用壽命，無線身份模塊每隔10 C 30 秒發射一個身份碼信號。為了避免井下環境對無線信號的干擾，所有無線身份卡模塊使用的都是抗干擾的直序擴頻通信方式；該無線身份模塊與瓦斯探測傳感器等相連，當出現瓦斯超標時，該無線模塊可以立即通過ZigBee網絡,將報警信號傳往監控中心，必要時，將同時啟動其它聯動的應急設備；
3．3 移動目標位置的確定
當移動目標在不同的位置發射身份碼信號時，如果定位精度要求不高，坑道情況比較復雜時，人員密度較高時，則將任何一個接收到該移動目標身份碼信息的網絡節點位置，當作移動目標位置，這種方法往往需要較小的網絡節點間距（例如50米），和較小的無線身份模塊的發射功率。
當定位精度要求較高，坑道環境相對簡單時，則可使用兩點信號強度定位法；即當移動目標在不同的位置發射身份碼信號時，處于該移動目標兩端的網絡節點，因距該移動目標距離遠近的不同，所收到的信號強度也不同。 ZigBee網絡將把該移動目標身份碼，以及在相應的兩個網絡節點接收到該身份碼時的信號強度傳往控制中心，通過簡單計算，再加上現場實測效正，很容易確定該移動目標的位置。
在使用以上方法定位時，為了進一步提高定位的準確性，還需要對網絡節點，移動目標節點收發機的接收靈敏度，和發射功率進行適當的調整。
4.結束語
ZigBee所具有的短距離、低成本、低功耗、易實現、安全可靠的優點非常適合于礦山井下環境監測、人員定位。這是一種適用于大中型礦井的無線網絡，能夠有效的了解礦山井下運行環境參數，及時調度生產，防止事故的發生，安全生產。在大中礦井和工廠具有良好的推廣應用前景。
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