基于ZigBee技术的井下人员定位考勤终端的设计

　　1 背景与意义

　　能源工业是国家经济发展的命脉所在，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飙升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。虽然近年来煤炭工业得到了很大发展，但是矿下塌方、瓦斯泄漏、井下渗水等灾害事故时刻都在威胁着矿井工作人员的生命安全。井下复杂的地形给矿工撤离和事故抢救带来了极大的困难。因此，在事故发生之后，快速、准确地报告井下工作人员的位置和情况，对于救援工作的开展就有着极为重要的意义。

　　根据最新统计数据，我国可用煤炭总储量接近1900亿吨。我国煤炭资源丰富，煤炭是我国能源结构中的支柱。煤炭安全生产在我国国民经济安全生产中占有重要的地位。然而，我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，矿井下地质构造比较复杂，开采安全问题较多，而且自然灾害也频频发生。近年来，我国煤矿事故仍然较多，个别地区重、特大事故频有发生。据不完全统计，近几年来中国煤炭产量占世界产量的35%，可事故伤亡人数却占世界伤亡人数的80%。轻则造成经济损失，重则造成人员伤亡，安全问题己经成为煤矿生产中的关键问题。不断加强灾害预防、事故救助等措施已成为当务之急。随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，煤矿现代化管理的需求，矿井人员定位及煤矿安全监测系统越来越体现出其重要性，实现井下人员定位和各种安全生产要素以及井下环境参数(如瓦斯、温度、风速等环境指标)的自动采集尤为重要。它们在煤矿安全生产方面具有举足轻重的作用。国内各采矿企业也纷纷开始研究部署井下人员安全管理系统。

　　随着对煤矿安全生产要求的不断提高，开发出可靠有效的人员跟踪定位，对于改善煤矿安全生产具有很大的现实意义和应用价值。现代化的煤矿安全监控系统除了实现对环境的监控之外，还应包括对设备和人员的监控，通过监控系统实现井下人员和设备的管理和调度，提高生产效率和安全性。因此，使用无线通信技术，建立以无线传感器网络为基础的煤矿监控系统己经成为煤矿安全生产和现代化管理的需求。

　　国内有不少企业从事井下人员安全监控系统的研究与开发。这些系统基本上都是采RFID(RadioFrequencyIdentification射频识别)技术，工作人员携带RFID电子标签，通过在矿井进口处以及一些关键通道口使用射频卡读取的方法对下井人员进行登记记录。但这种系统实际上仅仅是一种考勤记录系统，而非真正的人员定位跟踪系统。澳大利亚的NLTechnologies公司研发了采用433MHz有源RFID标签跟踪和管理地下作业的矿工和车辆的跟踪管理系统，目前正在申请本质安全认证，并将在2007年7月底开始在澳大利亚昆士兰州的英伦矿务(AngleCoalAus砌ia)安装、实验。该RFID标签通信距离能达到30-50米。但是这类通信技术远距离传输时通信速率较低，需采用电缆连接，故造价较高，安装施工不方便。另外基站成本较高，如矿井全覆盖，将极大的提高系统成本。ZigBee技术是一种新兴的最具代表性的无线传感网络，具有统一技术标准和低成本、功耗等特点。将ZigBee技术应用于煤矿安全监测，将有效地提高煤矿安全生产监控管理水平。