Согласно соответствующим статистическим данным, число жертв в результате несчастных случаев на угольных шахтах занимает одно из первых мест среди всех несчастных случаев в стране.

Подземные туннели шахт сложны, и проведение спасательных работ сопряжено со многими трудностями. В то же время, управление персоналом под землей в угольных шахтах отличается от управления на поверхности. С одной стороны, позиционирование персонала под землей ограничено туннелем, поэтому многие технологии позиционирования персонала не могут быть реализованы; с другой стороны, технологии позиционирования персонала под землей требуют более высокой помехоустойчивости. При возникновении аварии под землей в угольной шахте наиболее распространенным методом поиска и спасения являются инфракрасные детекторы. Принцип работы инфракрасных детекторов заключается в обнаружении инфракрасного излучения, испускаемого человеческим телом, для определения местоположения и проведения спасательной операции. Однако из-за отсутствия мер безопасности в угольных шахтах, наличие газа ослабляет распространение инфракрасного излучения, а также детекторы подвержены помехам от других источников инфракрасного тепла под землей, что делает их менее эффективными в практическом применении. Помимо инфракрасных детекторов, широко используются также детекторы жизни. Они в основном обнаруживают сверхнизкочастотные волны, испускаемые сердцем человека, для определения местоположения людей. Микроволны обладают высокой проникающей способностью, но они также могут обнаруживать людей со слабым сердцебиением. В связи с этим было разработано устройство, способное определять местоположение в реальном времени, для персонала подземных угольных шахт. Оно может использоваться для решения повседневных задач управления персоналом и повышения эффективности труда в обычных условиях; в случае аварии это устройство может быть использовано для оперативного определения местоположения заблокированного персонала. В данной статье предлагается устройство определения местоположения для подземного персонала на основе технологии RFID, далее именуемое RFID-устройством для поиска и спасения. Это устройство носится на теле, имеет небольшие размеры и может использоваться в качестве необходимого компонента при подземных спасательных работах.

1

Общая конструкция системы

1.1

Анализ проектных требований

Перед разработкой устройства позиционирования для спасательных работ с использованием RFID-технологии необходимо проанализировать потребности в позиционировании и технические характеристики персонала подземных угольных шахт.

Наконец, можно приступить к детальному проектированию системы. После подробного анализа необходимо выполнить 3 требования:

(1) Поставляется с собственным блоком питания и имеет длительный срок службы.

Учитывая подземный переход

Продолжительность рабочего времени персонала и оперативность спасательных операций.

производительность, поэтому система должна быть способна работать более 48 часов;

Аннотация: Из-за сложной подземной среды и необходимости применения инфракрасных и биологических детекторов, обеспечение безопасности и проведения спасательных работ в угольных шахтах сопряжено со многими проблемами.

Ограничением является то, что разработка подземного устройства позиционирования персонала для спасательных работ в угольных шахтах играет очень важную роль. Предложен метод, основанный на технологии RFID.

На основе анализа потребностей в системах позиционирования для подземных угольных шахт были разработаны передающий и приемный модули системы.

Была предложена конструкция, предложен метод проектирования системы с низким энергопотреблением, подробно описаны алгоритмы позиционирования RSSI и KWWN в технологии позиционирования персонала с использованием RFID, а также предложен гибридный алгоритм для определения местоположения подземного персонала. Была создана и смоделирована среда моделирования, и было изменено значение K. При K=4 значение ошибки позиционирования персонала является наименьшим, и система может удовлетворить потребности в позиционировании спасателей в угольных шахтах.

(2) Высокая надежность и помехоустойчивость. Из-за суровых условий подземной среды, высокой влажности и множества источников помех во время и после аварии,

Устройство позиционирования для спасательных работ с использованием RFID-технологии должно обладать высокой степенью надежности и помехоустойчивостью;

(3) Хранение информации о пользователях и поддержка многопользовательского управления. В крупных угольных шахтах обычно работает более 100 подземных рабочих. Учитывая проектирование

Остается определенный запас прочности, поэтому устройство позиционирования для спасательных работ с использованием RFID-технологии должно уметь хранить информацию о пользователях и поддерживать функции управления пользователями для 150 человек.

1.2

Общая конструкция системы

Технология RFID — это относительно зрелая технология беспроводной радиочастотной связи, которая в основном реализуется за счет явления связи радиочастотных сигналов в пространстве.

Передача информации. Технология RFID широко используется в таких областях, как идентификация товаров и электронная защита от краж. В системах позиционирования можно маркировать животных и автомобили. Типичные области применения включают маркировку домашних животных, утилизацию медицинских отходов и т. д.

Общая конструкция спасательного позиционирующего устройства на основе технологии RFID состоит из двух частей. Одна часть представляет собой передатчик, носимый на теле подземного персонала.

Другая часть модульного блока — это приемный модуль для приема сигналов.

(1) Модуль запуска

Общая блок-схема конструкции модуля передающего блока показана на рисунке 1. Рисунок 1. Модульная схема передающего блока на основе RFID.

Конструкция модуля передающего устройства RFID включает в себя микроконтроллер STC, кнопки, модуль предварительного хранения информации о метке, интерфейс SPI, модуль передачи радиочастотной информации и модуль питания и т. д.

① Микроконтроллер STC. Микроконтроллер является основным блоком управления. Он реализует

Теперь реализовано распознавание нажатия кнопок сброса и функциональных кнопок, а также обеспечивается возможность их использования.

Предварительное сохранение информации о метках. Выберите микроконтроллер MSP430F413, ядро.

Напряжение питания составляет 3,3 В;

②Кнопка

Кнопка является важным фактором в реализации функции определения местоположения при спасении.

Элементы, включая кнопку сброса и функциональную кнопку, а также справочную систему по кнопке сброса.

При возникновении неисправностей можно восстановить исходное состояние, а функциональную кнопку можно использовать повторно.

При нажатии посылает сигнал бедствия;

③ Предварительное сохранение информации о метках. Эта функция использует предварительную статистику по подземным выработкам.

Информация о сотруднике, включая возраст, пол, рост и наличие сопутствующих заболеваний.

и т. д., преобразуют эту информацию в двоичный код и сохраняют её во флэш-памяти.

Выберите K9F1G08U0 с объемом 128 МБ.

При отправке информации микроконтроллер STC сначала считывает фазу из FLASH-памяти.

информация, и, наконец, эта информация передается через модуль радиочастотной передачи информации;

④Интерфейс SPI

Интерфейс SPI используется микроконтроллерами для передачи информации по радиочастотам.

Отправка интерфейса связи между модулями;

⑤ Модуль передачи радиочастотной информации

Поскольку микроконтроллер STC использует SPI

Напряжение коммуникационного сигнала не соответствует напряжению конечного передаваемого сигнала, поэтому

Необходимо обеспечить требуемую частоту для синтеза, а также модулировать и демодулировать сигнал.

Наконец, сигнал усиливается и отправляется;

⑥Модуль питания. Индикатор модуля питания предназначен для обеспечения возможности проведения спасательных работ под землей.

Ключевые факторы, помимо модуля блока передачи сигнала в программном обеспечении,

Помимо управления питанием, модуль питания также должен быть спроектирован независимо, чтобы...

Общее напряжение питания стабильно, а время непрерывной работы превышает 48 часов.

(2) Конструкция приемного модуля

Приемный модуль по-прежнему использует микроконтроллер STC в качестве основного управляющего устройства.

В данном устройстве информация о метке передается по протоколу RS232 после модуляции и демодуляции.

Отправьте данные на микроконтроллер STC. Микроконтроллер STC сохранит информацию о RFID-метке.

Сохраните данные во флэш-память, дождитесь команды внешней кнопки, чтобы использовать ЖК-дисплей для передачи.

Отображается информация о пользовательском теге, обработанная микроконтроллером, а также модуль питания.

Этот блок отвечает за электропитание всего приемного модуля. Прием на основе RFID.

Метамодуль показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема приемного модуля на основе RFID.

2

Проектирование и внедрение системы позиционирования персонала с низким энергопотреблением

2.1

Система с низким энергопотреблением

Модуль питания в модуле передатчика на основе RFID.

Это несомненно, поэтому необходимо обеспечить стабильную работу системы в течение длительного времени.

Для корректной работы система должна быть спроектирована с низким энергопотреблением. Низкое энергопотребление системы

Проектирование включает в себя проектирование аппаратной и программной части, в частности, 2.

аспект:

(1) Выбор основного контроллера

Основной элемент, выбранный в этой конструкции.

Контроллер — MSP430F413, который имеет несколько режимов низкого энергопотребления.

Оцените долговременную работу системы. Питание от источника 2,2 В.

Ток MSP430F413 составляет 0,5 мкА в режиме ожидания и в режиме выключения.

Ток (сохранения данных в ОЗУ) составляет 0,1 мкА, ток в режиме сверхнизкого энергопотребления.

Ток составляет 230 мкА. Следовательно, в практических приложениях модуль передающего устройства представляет собой

В обычном режиме работы мощность очень низкая;

(2) Проектирование программного обеспечения. Для того чтобы система могла обеспечить долгосрочную работу.

При непрерывной работе в течение определенного периода времени система начинает переходить в режим сверхнизкого энергопотребления.

Режим энергопотребления, основанный на собственной тактовой системе, предусмотренной в программном обеспечении.

Для своевременного ввода без прерывания ввода с помощью внешней кнопки

Режим ожидания и специально разработанная кнопка активного пробуждения могут помочь при работе под землей.

Персонал может немедленно перевести систему из режима ожидания в режим пониженного энергопотребления при её использовании.

Режим работы с учетом потребления энергии. Это отвечает не только потребностям подземных спасательных работ, но и...

Это также создает условия для того, чтобы система могла продолжать выполнять работу в режиме ожидания.