[发明专利]基于3G和Zigbee网络的矿井安全预警及定位系统

摘要

本发明公开了一种利用3G和Zigbee网络技术实现煤矿井下人员实时监测的方法，是在井下巷道设置一个或多个，具树状、星状、网状结构的网络，每一个网络由一个基站和若干个路由器组成，在井下作业人员身上放置定位器，基站和路由器、定位器之间采用Zigbee无线网络协议实现无线传输，基站和井上控制计算机之间通过3G网络进行数据交换；在特定环境下，网络各节点之间的无线电信号的RRSI值与空间距离之间存在数学关系，通过网络的自身的学习，确定这种数学关系，之后定位器依据建立起来的数学关系和新测量的RRSI值，确定其空间的相对位置并将信息发回到井上计算机控制系统，实现井下人员的实时监测。

主权项

一种利用IEEE802.15.4网络技术实现煤矿井下人员实时监测的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在井下巷道设置一个或多个，具树状、星状、网状结构的网络，每一个网络由一个基站和若干个路由器组成；基站布置在网络的起始端，沿网络延伸方向，按一定间距设置多个路由器，在井下作业人员身上放置定位器；基站和路由器、定位器之间采用IEEE802.15.4无线网络协议实现无线传输，基站和井上控制计算机之间通过以太网络或RS485通讯协议进行数据交换；(2)进行网络初始化，由基站发出初始化数据包，基站周边的各个路由器首先接收初始化数据包，路由器内嵌入式微处理器将初始化数据包中距离记数值Hop增加1，并将追加自身的网络ID或IEEE识别地址，再向网络下位路由器转发，同时将这个新的数据包发送回基站；当下位邻接路由器接到新的初始化数据包后，重复上位路由器数据处理程序，并继续向下位路由器转发，同时将这个新的数据包发送回基站或上位路由器，至到网络的尾端；基站接收到来自各个路由器返回的数据包后，经由嵌入式微处理器根据最小路径优先算法，依据各个路由器返回的数据色内的距离信息，确定与自身的距离，分清上一级路由器和下一级路由器的相对位置，建立数据传输路径选择表；各级路由器依据接收到的，来自上位或下位路由器的数据包内的距离信息，与自身的距离信息比较，分清上位路由器和下位路由器的相对位置，建立自身数据传输路径选择表；(3)定位器在井下坐标位置的确定，由于基站、路由器属于事先定点设置，其各个位置的坐标数据已知，当配置有定位器的井下人员在井下巷道移动时，可接受到临近各个路由器按设定时间间隔同时发出网络寻呼信息，周期发射的网络寻呼信息数据包内含有发射路由器的ID及坐标信息，在定位器接收到这些无线电信息后，内含的嵌入式微处理器将依据这些信息以及测定各路由器无线电信号的能量RRSI的数值，计算出自身的相对位置；(4)各路由器收到从定位器发来的信息，加上自身的距离信息后向外转发，其它路由器收到该信息后，判定该信息是从上位路由器发出或是下位路由器发出，对于上位路由器发出的信息，不予转发；对于下位路由器发出的信息，继续向外转发，依次进行，最终由基站接收到定位器的坐标信息，并由基站传输到井上控制计算机。