1、引言

　　近年來，隨著對煤炭需求的高速增長，煤炭工業也得到很大發展，但是煤礦重大、特大事故時有發生，仍未實現對災害事故的有效控制。事故發生后，準確判定井下生產作業人員的受困位置、遇險人員撤退路線、井下的環境監測情況以及及時準確地制定救援方案，這對事故的救援是十分重要的，也是十分緊迫的任務。煤礦井下救援系統及其分系統一基于ZigBee技術的井下人員無線定位系統，就是在此背景下進行研究與開發的。

　　目前，礦井無線通信技術主要有透地通信技術、中遠距離射頻感應通信技術、漏泄通信技術以及礦井移動通信技術等。上述技術有的成木較高，有的功耗相對較大，還有的抗干擾能力相對較差等一些不足，在很大程度上阻礙了在礦業行業推廣應用。木文提出了一個基于ZigBee技術的煤礦井下無線網絡通信系統成功解決上述問題。

　　2、煤礦井下救援系統的功能與關鍵技術

　　統計分析表明，全國煤礦瓦斯事故數占事故總數大約70%。因此木煤礦井下救援系統側重于瓦斯事故的救援管理，本系統的主要功能有:煤礦井下瓦斯實時監測數據采集、傳輸和處理;對出現的瓦斯事故進行預警和救援支持;將包括瓦斯傳感器和井下作業人員等多種屬性數據信息實時顯示在電子地圖以及有關消息的網上發布等。煤礦井下救援系統的建設有利于安全監察部門和行業管理部門及政府其它部門、中介機構、輿論媒體協同工作，有利于實時的發現重大事故隱患、動態排查隱患，跟蹤安全整改，將隱患處理于事故發生之前，從而最大限度地避免事故的發生，形成預警體系。

　　2.1GIS

　　地理信息系統（GeographicInformationSystansGIS)，是信息系統的一種，它以表征地球表層空間地理現象和事物的地理空間數據和信息為特定的運作對象國。換言之，地理信息系統是對地理空間數據進行處理加工提取有用的地理空間信息乃至知識的系統。總起來說地理信息系統主要包括的功能有，例如，地理空間數據的采集、存儲、顯示、操作、管理、分析、建立分析模型。本文所采用的GIS技術，將地球表層空間數據延伸到地球表層以下，用于井下巷道圖、設備分布圖，瓦斯傳感器分布圖、瓦斯監測數據、人員動態信息等空間數據和屬性數據的管理。

　　2.2無線傳感器網絡

　　無線傳感器網絡是基于4G第四代無線通信技術，3A自適應天線陣，及分布式網格計算技術，融合了傳統傳感與監測技術的下一代網絡（NGN）。

　　無線傳感器網絡與傳統的無線網絡（如WLAN和蜂窩移動電話網絡)有著不同的設計目標，后者在高度移動的環境中通過優化路由和資源管理策略最大化帶寬的利用率，同時為用戶提供一定的服務質量保證團。在無線傳感器網絡中，除了少數節點需要移動以外，大部分節點都是靜正的。其中的設備體積小、能耗低，并通過無線網絡傳播信息，因此對比傳統的傳感器而言，具有無可比擬的優勢。由這些微小的智能傳感設備所組成的網絡，不但能取代傳統的傳感設備，還能完成許多傳統控制，監視設備所做不到的任務。從國外已成熟的應用來看，在環境、軍事、水利電力、醫療、樓宇監測、交通和制造以及礦業井下作業等許多領域里，無線傳感器網絡都有極大的應用價值。

　典型的無線傳感器網絡撇日圖1所示。該無線傳感器網絡由眾多網絡節點組成，節點之間采用無線通信。節點包括普通節點、Sink節點、網關節點。普通節點和Sink節點完成數據采集和多跳中繼傳輸，網關節點完成無線和有線信號轉換，實現以太網接入。節點以自組織形式構成網絡，通過多跳中繼方式將監測數據傳到sink節點，最終借助長距離或臨時建立的鏈路將整個區域內的數據傳送到遠程中心進行集中處理。