煤矿物联网的定位设计与研究分析

王立强

[摘要]随着煤矿行业的不断发展，煤矿安全问题和自动化生产变得尤为重要。煤矿的生产环境非常复杂，在工作平台上工作的工人有时候无法联系上，他们的实时情况不能有效的进行监控，因此煤矿定位设计是关键。采用Wi-Fi技术和工人身上定位终端实现对人员位置的采集，对定位系统进行合理计算，保证井下每个区域都能实现覆盖，没有监控死角。

关键词：Wi-Fi技术;定位终端实现;定位算法

1.Wi-Fi技术

Wi-Fi技术特点为数据传输非常快，多媒体同时数据传输、覆盖面积大，结构如图1.1。

（1）站点STA，是无线媒体，可以实现固定和移动两种形态，可以接收信息;

（2）无线接入点，也叫AP，是无线基站，是Wi-Fi技术中非常关键的部分，主要是STA分布式系统的接入和访问;

（3）无线媒介WM，主要的作用是实现STA和AP之间的信息交流，是他们之间的传输介质，可以视为空气;

（4）DS分布式系统，在无线信息的传输过程中，会受到一些物理层之间范围的限定，在传输过程中不能实现长距离通信，因此增加分布式系统，实现多个装置之间的传递，完成数据的传输。

Wi-Fi技术的组网方式有两种，一种是点对点的方式，另一种是基础架构方式，点对点是STA站点之间的通信，不需要AP介入;基础架构方式复杂，需要SP、STA和DS整个系统之间的传输。

2.定位终端实现

对于煤矿井下定位终端的设计，需要满足以下几点功能要求：

（1）可以对井下工人精确定位，定位终端主要的功能就是保证工人的人身安全。在空间狭小、环境恶劣的井下，需要对工人100%精确的定位;

（2）兼容性大，为了能够实现井下人员的定位，需要增加WiFi网络实现信号的传输，而在发生事故时候，网络也可能出现故障。因此终端在设计上，可以兼容其他网络资源，实现信号丢失后，利用其对他网络可以发现的功能;

（3）可以感知周围环境信息功能，在井下发生事故时，定位器不仅是保证工人可以被发现的需求，同时还可以监控功能人身安全和身体状况，需要可以感应井下人员所处位置的环境和其他信息;

（4）可以实现与地上监控系统双通信功能，终端需要将井下人员的情况反馈给监控系统，同时可以接收地上传达的信息，实現信息交流。

通过以上几点要求，最终可以设计出符合要求的定位终端，结构如图2.1.

定位终端与地上系统组成形成一个完整的智能定位系统，主要包含的部分有人员定位服务、通信、消息和AP控制几个部分，如图2.2。

3.定位算法

井下是一个特殊的空间，限制非常多，受到岩石煤层的限制，信号在传输过程中会受到一个的变化，会出现倾角现象，如图3.1。

因此在对井下定位和无线装置点设计上，需要考虑一下几点：

（1）受井下空间的会影响，电磁信号沿井中巷道方向传输;

（2）巷道墙壁的影响，信号会出现衰落，避免与岩石、不平的墙面接触;

（3）在定位点的测算中，避开井下工作的机车与设备，避免出现多普勒频移效应从而出现信号的严重时变现象;

（4）在进行计算时，考虑非视距传输对信号的影响。

结论

在煤矿的事故调查中，发现很多事故都是由于环境因素造成的，发生事故后，人员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员所在的位置。在工人的身上增加智能定位终端，在通过无线装置对信号进行接收，这样可以保证人员的位置和工作状态。本文对煤矿井下的无线信号进行研究分析，实现井下全覆盖，增加盲区补偿算法，保证每个终端的信号，保证煤矿正常运作。

参考文献

[1].董翠英.姚明林.曹秀爽.基于物联网的煤矿井下人员定位系统设计.[J].科技信息.2012（20）：58-59.

[2].李院民等.基于WiFi的井下无线智能终端设计.[J].科技广场.2010.8：：14-126.