基本信息
- 项目名称：
- 安全生产跟踪系统
- 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：
- 本系统是一套建立在Zigbee芯片平台上，基于Zigbee2006协议规范的，以1-12个参考节点，构成的一个实时定位网络。如图所示系统主要由两部分组成。一是由Zigbee传感器和网关组成的WSN(无线传感器网络)，二是用来进行实时监控的的上位机系统
- 详细介绍：
- 首先，Tag节点发起计算的请求，它会向附近的定位节点（即传感器单元）广播一个信息，参考节点接收到信息后会将此次通讯收获取的信号强度值和DOA信息收集，这样连续发生N（N=1，2，3，4,.......n）次，一般取8次（现有的定位芯片 CC2431 采用的就是8次）其次定位节点（即传感器单元）会将这8次信号强度值和DOA信息求平均值，然后连同自己的坐标发送给Tag节点。 然后，tag节点收到这些信息后，选择一个或多个参考节点之中，信号最好的参考节点信息使用，然后利用（ x，y， z）计算位置信息。 最后，Tag节点通过Zigbee无线传感器网络和Zigbee网关把坐标信息传送到上位机，在上位机通过软件就可以实时监控Tag节点的行踪。 另外在定位过程中RSSI的值和DOA的值将随着天线的设计、周围环境以及包括若干其他因素在内的其它附近干扰信号源的变化而变化。进行定位计算时应将数个节点的位置信息加以平均。在此系统中增加节点的数量，可以达到降低对各节点具体测试结果的依赖性，同时全面提高精确度的目的。 另外无论在任何环境下设置参考节点，都会影响到定位的精确性，这是因为节点在靠近地面和天花板时候都会产生吸附作用，从而影响信号的强度。因此，应该使用全向天线。
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
- 煤矿井下环境复杂，存在多种安全隐患。现有的煤矿安全监控系统已经无法满足安全生产需要。本系统采用Zigbee技术，通过大量的布置节点，构造3D实时定位系统；此系统使用户能够实现对人员的可视化跟踪与管理，确保生产人员处于安全生产环境中。在灾难发生时，许多传感器节点有可能已经损坏，但该系统利用极化天线结合Zigbee技术可以实现在残存覆盖区域利用一个已知节点进行定位，这就为营救工作争取到了宝贵的时间。
科学性、先进性
- 本系统采用Zigbee技术，构建了的3D实时定位系统(RTLS)，该系统能够在传统的应用环境中达到精准3D定位，并具有很好的稳定性；借助该系统，用户能够实现对产品、人员、工具、物料的可视化跟踪与管理，确保生产人员处于安全生产环境中，保障生产工作的安全进行。诸如在矿井下可以实时了解工作人员的位置，在电厂等危险环境下确保生产人员处于危险范围之外。另外，在灾难发生时，许多传感器节点有可能已经损坏，但该系统利用智能天线结合RSSI/DOA技术可以实现利用一个已知节点进行定位，这就为营救工作争取到了宝贵的时间。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年12月 辽宁省大连市 荣获大连市首届大学生创新创意作品大赛二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术合作
作品可展示的形式
- 专利创新大赛参赛作品
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
- 本系统是一个集成有定位功能的Zigbee射频收发器，结合其他Zigbee节点构成的无线网络，可以实现比较精确的定位。本定位系统在市场上尚无同类产品问世。目前来说该系统还不成熟，并没有通过实际的现场应用的检验。不过Zigbee作为一种高性价比、低成本、低功耗、低复杂度的无线通信技术，以其来实现无线定位具有良好的应用前景
同类课题研究水平概述
- 随着工业自动化的迅猛发展，工业生产也要求在不同的环境下进行，其中也包括了许多危险环境。在诸如矿井、电厂、爆破现场、地下隧道等环境下进行生产工作，危险性都非常高。如何保障生产作业的人生安全，是此类生产性企业要重点考虑的问题。应用信息技术可以有效地对生产要素进行监控，规范生产人员的操作，保障生产工作安全有序的进行。并在灾难发生时对人员进行及时有效地搜救。 定位系统一般分为两类，一类是绝对定位系统（如GPS），就是每个节点的坐标是绝对的、唯一的。另一类是相对定位系统，就是把系统中的某个节点设为坐标原点其他节点坐标都是相对于原点的坐标。大多数的定位系统只能实现其中的一种定位。 目前在矿井、电厂、爆破现场、地下隧道等环境下使用的最多的还是有线的定位系统。这种系统价格昂贵、布线困难、维护麻烦、容易被破坏。 GPS（全球定位系统），这是大家最为熟悉的无线定位系统，它的功能十分强大，但是在一些GPS信号覆盖不到或者信号较弱的环境，如地下商场、井下、仓储、超市、等环境中，人们非常需要对设施物品或其它的移动的终端进行定位。另外GPS 需要固定基础设施，而且灵活性和顽健性都不是很好。这时候传统的GPS服务已经不能满足我们的需求。 UWB（超宽带无线技术），已经可以实现井下的三维定位。但与Zigbee比较起来它存在芯片价格过高不利于大规模推广的缺点。另外它的位置计算是在上位机上进行的，这就导致网络传输信息量大、网络负担重、网络的可拓展性不强。 本系统是一套建立在Zigbee芯片平台上，基于Zigbee2006协议规范的，以1-12个参考节点，构成的一个实时定位网络。一是由Zigbee传感器和网关组成的WSN(无线传感器网络)，二是用来进行实时监控的的上位机系统。
