ZigBee 技术在煤矿的运用

ZigBee技术与煤矿井下定位结合的系统构成

1地面数据中心站

地面数据中心站是井下定位与地面之间联系的重要平台。地面数据中心站主要包括信息处理和转换接口两个部分，其中的转换接口主要应用RS232/RS485。信息处理平台的功能主要是对所获取的信息进行存储，并且在计算机上进行分析、处理和显示。这是将井下情况呈现出来的重要环节，是将所得到的信息进行处理和转换以网络的形式提供给其他有权限的成员查阅。RS232/RS485接口主要用于地面信息和井下定位奋战信息的转换和传输，是信息传输的重要通道，因此具有非常重要的功能。无论是转换接口还是地面信息处理都是对井下定位信息的最终处理环节，是将所得信息呈现出来的关键，实现了网络传输中的信息共享，使得所得信息能够在多台设备和计算机之间传输。

2信息采集中心

信息采集中心是获取井下定位信息的重要部分，主要是指在矿井巷道上定位分站和读卡器部分，读卡器主要是将标识卡呈现出的数据进行采集。具体说来对标识卡发出的数据主要以一种特殊的数据符号传达给读卡器，读卡器对这些数据进行收集汇总，再将这些数据传递给地面数据中心。ZigBee则是实现了这些数据之间的有线或者无线传播。读卡器在这里不仅是一个信息采集中心，还是无线基站数据信息的中继转发中心。

3标识卡

标识卡是信息获取的最基本单位，也是获取井下情况的重要部分，标识卡常携带在井下矿工或者井下监管人员身上，或者分布在矿井巷道里。这些最基本的单位是了解井下情况、进行定位搜索的基础和前提。标识卡一般由电池续电，保证其正常使用，它主要通过向系统发出特定的信号来进行传输，在标识卡和读卡器之间形成一条连接纽带，实现信息的最终传递，从而实现对煤矿井下作业的定位。

ZigBee技术的井下定位原理

分布在矿井巷道中的标识卡或者携带在井下工作人员身上的标识卡，它们都会根据现场的实际信息发出代表每一个人或者每一个地段的射频信号，这些信号被就近的定位分站接收。定位分站的设立是与标识卡的分布紧密联系起来的，要保证这限额分站能够及时快速地接收到标识卡发射出来的信号。定位分站将所接收的信息和具体标识卡分布地点进行组合和汇总，再通过这个定位分站由下而上层层传递至上一级定位分站，再由上一级汇总信息，直至传递到地面数据中心站，最终传到信息处理平台，也就是信息处理的最终环节，由信息处理平台中的中心计算机，通过特定的程序和运算进行最终处理和分析，并且能够直观地将这些数据呈现出来，实现井下定位信息的可见性。地面信息处理中心接到来自井下的信息之后，做出及时有效的决策，可以将这些信息传递给一个目标或者同时传递给井下所有目标，主要通过计算机进行不同路径的选择，从而达到不同的传递效果。呼叫信息或者通知信息通过地面信息中心发送给读卡器信息采集中心，再由信息采集中心将这些信息给各个定位分站，最后由就近的分站点将来自地面的通知和信息传输给每个标识卡，从而实现自上而下的传递。基于ZigBee技术的定位系统具有明显的双向性，它可以实现地面和井下信息的交流，为保障定位信息的准确性和规范性提供了可能。并且在双向传递的过程中，也可以防止一些突况和意外的产生，传输速度快，信息准确度高，决策的反应效率明显提高。系统在对井下定位情况进行反映的同时，还可以通过计算机描述井下活动轨迹，即通过不同站点之间的信息传递，和标识卡的活动情况所反映在地面信息中心的情况可以了解井下活动的情况，并且根据标识卡的变迁描述出具体的活动路径，一旦观察到异样就及时采取措施，防止意外发生。

合理结合的软、硬件环境描述

煤矿生产的环境是非常恶劣的，硬件设施的建设也极为不易，尤其是通讯线路、电路电网的搭建受到客观自然环境的约束较大。ZigBee系统的建设，离不开高性能的微型计算机的支持，尤其是对计算机的性能要求非常高。一般而言它需要采用双显示器和双硬盘设置，CPU主频不能低于2.6GHz，内存要足够大，硬盘也不能太小，至少需要在120G以上，这样才能保证计算机的高速率运行。除去计算机本身的内部要求以外，计算机的外部要求也很高，包括主机、电源系统、转换接口、软件保护器等，这些地面建设的基本设备保障了ZigBee系统的有效运行。从矿井下看，系统建设的难点主要在于各个定位分站的确立和设点，在设点过程中可能会受到井下艰苦环境的影响，另外井下设点的选择也需要在大量实地考察之后才能进行，从而保证设点的准确性。从软件环境的描述来看，定位系统的建设和操作需要技术支持和专业技术人员的支持。首先从技术上来看，计算机的操作系统必须和ZigBee的运行系统相吻合，防止操作过程中出现排斥。另外定位系统对操作人员的操作水平要求较高，它需要的是一批有经验有知识技能的人员对整个系统进行实时监控和监督，这样才能实现对井下情况的定位。尤其是数据库的选择和数据的分析采集，这些数据的分析采集需要相关人员进行监控。ZigBee系统和煤矿井下定位的结合还需要专业人员对系统进行监督和维护，一旦发生紧急情况或者突发事故能够沉着应对及时找到解决办法，防止事态的扩大。因此专业的操作技术人员是该系统的重要软件支持。

结语

通过ZigBee技术可以接收井下信息，并且对信息进行分析和处理，同时地面信息中心又可以将相关指令和信息传达到井下，实现彼此之间的双向互动。ZigBee技术和煤矿井下定位的结合是时展的需要，也是对煤矿安全生产的要求，ZigBee技术本身具有诸多的优越性，通过两者的合理结合可以实现井下矿工人员的有效管理和井下作业的监管，摆脱了传统定位方式对繁杂冗余线路的依赖，使得定位信息的传递更加高效和准确，更加具有科学性。

作者:李晓龙单位：河南省会计学校