基本信息
- 项目名称：
- 基于Zigbee的无线人员定位系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品基于Zigbee技术，致力于实现在矿井当中采集多个位置的各种环境参数，进行安全分析，防患于未然。在突发事件当中对遇险者迅速定位，并能与遇险者简单通信，有助于救援工作的顺利展开。本系统的节点具有使用方便、低功耗和灵活组网等特点，适用于多种场合人员定位，应用领域较广。
- 详细介绍：
- 本作品是一种适用于大多数环境包括井下人员搜索与定位的产品。 作品主要依据定位目标相对锚点的信号质量LQI测距，采用质心算法定位机制，实现人员精确定位。在监控区域由定位节点通过无线网络将相关数据采集上传至基于PC的上位机监测平台。利用PC计算机的高速计算能力，对数据分析处理即可精确定位人员的位置信息。定位精度目前已经达到20cm。 硬件平台采用具有低功耗、底速率、短距离、自动组网、基于免费频段和低成本特点的无线通信模块。适用于组建小范围内的无线通信平台。在特殊的场合对定位模块加入所需传感模块，对定位目标周围的环境进行监测与报警。 上位机平台界面友好，涵盖了多种数据报表导入导出、历史浏览、人员信息管理等多种功能。可满足一般定位需求。 人员定位技术关键在于提高定位精度，采用无线传感网络基于信号强度的定位方法，具有良好的定位效果。目前我国煤矿行业对井下人员定位有大量的需求，本定位系统具有广阔的应用前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目标及应用方向： 本作品致力于实现在矿井当中采集各种环境参数，进行安全分析，实现防患于未然。在突发事件中指引逃生者逃生的方向及救援者对逃生者的位置迅速定位，方便进行营救。也可以作为考勤，人员跟踪之用。应用环境限制小，既可用于地面人员定位，也可用于煤矿井下人员定位。 设计思路： 采用具有低功耗、低速率、相对短距离、多点组网、免费频段、简易安装和低成本特点的无线模块作为本系统的硬件支持。通过硬件编程，进行数据采集，上传至计算机。再加入基于计算机的上位机软件平台辅助，最终形成一个可以信息丰富、实时、直观的无线定人员定位系统。 创新点： 1. 采用Jennic-5139模块设计实现传感器节点，开发支持Zigbee协议的节点软件平台； 2.通过实地测试获得距离与信号强度关系，获得传感器节点的距离-信号模型； 3.结合RSSI与质心定位法，提出基于RSSI的网格1/4定位算法。 4.模块小巧不容易被摧毁，网络之健全易自动重新组建，对灾害其自身有很强的抵抗性难易磨灭，适应范围极广。 技术关键： 1. 传感器节点的软硬件实现及简单传感器网络平台的搭建； 2. 传感器网络定位算法的研究及新算法的设计与实现。 主要技术指标：定位精度、锚节点密度、算法代价、规模
科学性、先进性
- 作为普适计算思想大系统中的一个典型的应用，无线传感器网络是一种全新的数据采集技术，但只有结合位置信息的传感数据才有意义，因此定位算法的研究与设计成为一个热点。目前已有的定位算法包括基于距离的定位和距离无关定位。前者主要有基于接收信号强度衰减的定位(RSSI)、基于到达时间的定位(TOA)等；后者主要有质心算法、DV—HOP算法等。在传感器网络定位技术研究和系统构建过程中，定位算法在实际传感器网络中的验证是必要的也是必须的，但实际成型无线传感器网络不多。 本作品采用Jennic-5139实现无线传感网络各类节点，开发支持Zigbee无线传感网络硬件与软件平台，构建一个简单的无线传感器网络，设计、实现并在此网络平台上验证基于RSSI的网格1/4定位算法，完成人员定位功能。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年8月在河南工程学院，由河南省科技厅组织鉴定。
作品所处阶段
- 中试
技术转让方式
- 技术买卖双方合作。
作品可展示的形式
- 现场功能演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适用于大多数环境包括井下人员搜索与定位。在监控区域由定位目标携带的身份识别卡和监控区域的锚节点组成定位网，定位网通过高功率无线模块与基于PC的上位机监测平台进行信息传输。身份识别卡可以自动加入网络与锚点进行通信获得定位数据，然后通过定位网将信息传回PC监测平台，监测平台经过数据的分析处理即可精确定位人员的位置信息。 利用Zigbee技术设计的井下人员定位系统能及时掌握井下工人人员、设备的具体工作情况，确定井下工作状况与位置信息。在排除事故隐患、事故预防预警、人员管理等方面有积极重要的作用，在事故发生，抢险救援的过程中能实现对被困人员最有效、有针对性的救助，尽量降低人员伤亡，减少损失。在国内煤矿行业安全水平要求日益高的今天，这显然有很好的发展空间。
同类课题研究水平概述
- 在国外，井下人员的跟踪定位一般是通过红外等无线方式经过泄漏电缆传输到地面，地面的计算机可对收到的数据进行处理，从而判断井下人员所在的地段。美国、日本等国家的一些煤矿已实现了全矿下井人员的跟踪定位，但这种方式造价非常高。 国内目前所使用的井下人员定位技术，大部分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。比如国内速联（北京）科技发展有限公司所研发的《矿井下人员无线定位系统》，其功能主要是一种无线的人员考勤系统。在其中“定位”的概念就是在某个无线模块的通信范围内。 而上海顺舟网络科技有限公司应用于Z-POS人员和资产跟踪管理系统的无线产品，才属于精度较高的无线定位系统。它是使利用Z-POS基于Zigbee无线网络通过侦测AP无线信号强度实现移动终端的精确定位，可满足用户在无线网络覆盖范围内的定位需求；提供实时定位结果察看，支持图形显示和历史轨迹回放的个性化定制，适用于多种定位应用场景。但是其定位精度比较低，若想提高精度到其所描述的2-3米，需要很多的固定接入点（AP）无疑增加了更多的成本。
