煤礦物聯網的定位設計與研究分析

王立強

[摘要]隨著煤礦行業的不斷發展，煤礦安全問題和自動化生產變得尤為重要。煤礦的生產環境非常復雜，在工作平臺上工作的工人有時候無法聯系上，他們的實時情況不能有效的進行監控，因此煤礦定位設計是關鍵。采用Wi-Fi技術和工人身上定位終端實現對人員位置的采集，對定位系統進行合理計算，保證井下每個區域都能實現覆蓋，沒有監控死角。

關鍵詞：Wi-Fi技術;定位終端實現;定位算法

1.Wi-Fi技術

Wi-Fi技術特點為數據傳輸非?？欤嗝襟w同時數據傳輸、覆蓋面積大，結構如圖1.1。

（1）站點STA，是無線媒體，可以實現固定和移動兩種形態，可以接收信息;

（2）無線接入點，也叫AP，是無線基站，是Wi-Fi技術中非常關鍵的部分，主要是STA分布式系統的接入和訪問;

（3）無線媒介WM，主要的作用是實現STA和AP之間的信息交流，是他們之間的傳輸介質，可以視為空氣;

（4）DS分布式系統，在無線信息的傳輸過程中，會受到一些物理層之間范圍的限定，在傳輸過程中不能實現長距離通信，因此增加分布式系統，實現多個裝置之間的傳遞，完成數據的傳輸。

Wi-Fi技術的組網方式有兩種，一種是點對點的方式，另一種是基礎架構方式，點對點是STA站點之間的通信，不需要AP介入;基礎架構方式復雜，需要SP、STA和DS整個系統之間的傳輸。

2.定位終端實現

對于煤礦井下定位終端的設計，需要滿足以下幾點功能要求：

（1）可以對井下工人精確定位，定位終端主要的功能就是保證工人的人身安全。在空間狹小、環境惡劣的井下，需要對工人100%精確的定位;

（2）兼容性大，為了能夠實現井下人員的定位，需要增加WiFi網絡實現信號的傳輸，而在發生事故時候，網絡也可能出現故障。因此終端在設計上，可以兼容其他網絡資源，實現信號丟失后，利用其對他網絡可以發現的功能;

（3）可以感知周圍環境信息功能，在井下發生事故時，定位器不僅是保證工人可以被發現的需求，同時還可以監控功能人身安全和身體狀況，需要可以感應井下人員所處位置的環境和其他信息;

（4）可以實現與地上監控系統雙通信功能，終端需要將井下人員的情況反饋給監控系統，同時可以接收地上傳達的信息，實現信息交流。

通過以上幾點要求，最終可以設計出符合要求的定位終端，結構如圖2.1.

定位終端與地上系統組成形成一個完整的智能定位系統，主要包含的部分有人員定位服務、通信、消息和AP控制幾個部分，如圖2.2。

3.定位算法

井下是一個特殊的空間，限制非常多，受到巖石煤層的限制，信號在傳輸過程中會受到一個的變化，會出現傾角現象，如圖3.1。

因此在對井下定位和無線裝置點設計上，需要考慮一下幾點：

（1）受井下空間的會影響，電磁信號沿井中巷道方向傳輸;

（2）巷道墻壁的影響，信號會出現衰落，避免與巖石、不平的墻面接觸;

（3）在定位點的測算中，避開井下工作的機車與設備，避免出現多普勒頻移效應從而出現信號的嚴重時變現象;

（4）在進行計算時，考慮非視距傳輸對信號的影響。

結論

在煤礦的事故調查中，發現很多事故都是由于環境因素造成的，發生事故后，人員一部分是被困在井下的，很多死亡都是不能快速有效的找到人員所在的位置。在工人的身上增加智能定位終端，在通過無線裝置對信號進行接收，這樣可以保證人員的位置和工作狀態。本文對煤礦井下的無線信號進行研究分析，實現井下全覆蓋，增加盲區補償算法，保證每個終端的信號，保證煤礦正常運作。

參考文獻

[1].董翠英.姚明林.曹秀爽.基于物聯網的煤礦井下人員定位系統設計.[J].科技信息.2012（20）：58-59.

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