远距离WiFi技术在人员定位矿井定位系统定位方法优化,煤炭资源为中国社会经济的发展做出了突出贡献。随着中国经济的进一步发展,对煤炭资源的需求越来越大。中国不仅是煤炭生产国,也是煤炭资源消耗国。随着煤炭领域的不断发展,国家和社会越来越重视煤矿安全。为了确保矿山安全,国家出台了许多政策法规,但这些政策法规只能起到指导作用,不能从根本上解决矿山安全问题。先进的科学技术可以真正提高矿山安全,包括地下人员定位技术。通过矿山人员定位系统,我们可以实时掌握所有地下人员的行动轨迹和状态。一旦发生地下安全事故,非常有利于应急救援工作。远距离WiFi技术在实际应用中得到了广泛的应用。由于数据传输无需在线即可实现,因此在实践中具有很大的无线通信技术优势。
基于WIFI无线网络技术的定位系统主要由两部分组成,即可实现WIFI通信的移动节点和安装在矿井中的固定节点,以及两个节点之间的WIFI无线通信。移动节点的WIFI通信范围内的固定节点越多,人员定位精度就越高。在定位系统的工作过程中,固定节点定期向外发送信号,移动节点接收信号后反馈,固定节点接收反馈信号后处理,将处理结果输送到处理器分析数据,并根据人员定位算法计算具体位置坐标。根据上述基本工作原理,WIFI技术不仅在整个系统中发挥定位作用,而且在发射数据信号方面发挥作用。
三边定位方法是定位系统中常用的定位方法。然而,这种方法在实践中容易受到环境因素的干扰,导致定位不准确。因此,有必要根据实际情况优化和改进人员定位算法。在传统的三边定位方法中,可以通过发送信号和接收反馈信号来计算固定节点与移动节点之间的距离。移动节点的区域可以通过三个固定节点的信号大致确定,三角形ABC的质地可以作为移动节点的位置。为了进一步提高人员定位的准确性,本研究选择了四个强度好的固定节点信号,每三个信号组合一次,然后根据传统的三边定位方法计算三角形区域。总共有四个固定节点信号可以组合四次,从而获得四个三角形区域。认为四个三角形区域叠加部分的质心是。这些措施可以显著缩小人员定位范围,提高人员定位精度。
设计的人员定位系统一般可分为井下人员定位部分和井上状态监测部分两部分。下面详细介绍了这两部分。
在整个人员定位系统中,地下人员定位部分是核心的环节之一。主要功能是收集人员位置信息,简要处理后通过WIFI无线网络传输到井上监控管理部分,为人员的准确定位提供数据支持。(1)供电部分。当地下人员定位部分正常工作时,需要电力作为支持。供电部分的功能是为所有地下工作部件提供电力供应。对供电部分的主要要求有两点:一是提供的电能必须稳定可靠;二是实现不间断供电。(2)远距离WiFi技术无线接入点。接入点的作用是将有线网络信号转换为无线网络,并向外部发送,以确保矿井中所有WIFI移动节点都在信号覆盖范围内,建立一个完整的WIFI无线网络。无线节点不仅需要发射无线信号,而且还需要接受无线信号。该系统不仅包含WIFI无线网络,还需要通过光纤实现有线网络数据的传输。光纤网络需要布置在煤矿地下的每条道路上。考虑到地下光纤的长度很长,数据传输是通过单模传输的。(4)WIFI移动终端。在设计的地下人员定位系统中,每个人都需要配备WIFI移动终端作为移动节点。安装在矿井内的WIFI固定节点不断向外发出信号。接收到信号后,移动节点立即发出反馈信号。固定节点可以根据反馈信号判断两者之间的距离。有许多类型的设备可以用作WIFI移动终端。结合矿山的实际情况,您可以选择支持远距离WiFi技术功能的手机作为移动终端。
在地下人员定位系统中,这部分的作用是分析和处理地下部分传输的数据和信息,根据人员定位算法计算所有地下人员的准确位置,并向现场人员呈现计算结果,使地下人员能够实时掌握地下人员的具体状态。(1)系统服务器。其功能是计算和分析地下人员的具体位置。为了提高人员定位的实时性,对服务器的性能要求相对较高。(2)计算机和显示屏。系统服务器计算的结果可以显示在管理人员的计算机和显示屏上。这样,地下人员就可以实时掌握地下人员的具体情况。一旦发生地下安全事故,可以根据地下人员的具体位置立即做出正确的救援决定。
基于远距离WiFi技术的地下人员定位系统涉及大量硬件。以上简要介绍了一些普通硬件。WIFI无线接入点是系统的核心部分,因此只选择和设计接入点中涉及的主要硬件。系统中使用的硬件主要包括STM32F103单片机和ATK-ESP826WIFI模块。
该型号的单片机属于32位处理器,具有较强的数据处理能力。其工作温度范围为-40~80℃,存储器内存512kb,存储器资源丰富,使用方便。重要的是,单片机可以实现WIFI无线通信,具有非常丰富的扩展性能,可以进一步扩展WIFI功能。简而言之,STM32F103单片机可以完全满足地下人员定位系统的实际使用需要。
所选WIFI模块性能非常强,可与不同电压等级的单片机配合使用。整个模块的规格和尺寸都很小,长度和宽度只有29mm和19mm,可以通过接口与单片机连接。单片机与WIFI模块的配合使用可以向外发射无线信号,同时接收外部发射的信号。接收到的数据信号也可以打包,然后通过网络传输到井上。
配备地下人员的移动节点是具有WIFI功能的手机。软件程序通过Keil5实现。软件程序的工作流程如下:启动后进行初始化,测试WIFI无线信号是否可接受和发射。在正常情况下,它处于待机状态。当接收到固定节点发出的WIFI信号时,立即反馈当前位置和时间数据信息。完成此任务后,清理存储器中的数据并进入下一个循环。
固定节点的作用是定期向外发送无线信号,接收来自移动节点的包含位置和时间的数据信息,并通过简单的处理将数据信息包装到井上的监控管理部分。
井上监测管理部分需要对井下人员的具体位置进行分析和计算。本文提出的优化方法可以提高人员定位的准确性。还需要监控地下安全状态。一旦发生安全事故,需要根据人员位置信息向地下人员发出警报并进行应急救援。
地下人员定位系统在确保煤矿安全方面发挥着不可替代的作用。本文建立了基于远距离WiFi技术无线通信网络技术的地下人员定位系统。考虑到传统三边定位方法的缺陷,提出了精度较高的地下人员定位算法。将设计系统应用于工程实践中,取得了良好的应用效果。实际检测发现,系统能够准确定位地下人员,定位精度可达厘米,显著提高了人员定位精度。该系统在确保地下人员安全和维持矿山正常运行方面发挥着重要作用。