По данным соответствующей статистики, количество пострадавших от несчастных случаев на угольных шахтах находится на переднем крае несчастных случаев в стране.

Туннели под шахтой сложны и возникают многочисленные трудности при проведении спасательных работ. В то же время управление персоналом под землей на угольных шахтах отличается от управления на земле. С одной стороны, размещение персонала под землей ограничено туннелем, поэтому многие технологии размещения персонала не могут быть реализованы; с другой стороны, технология размещения персонала под землей требует более высокой защиты от помех. . Когда авария происходит под землей в угольной шахте, наиболее часто используемым методом поиска и спасения являются инфракрасные детекторы. Принцип использования инфракрасных детекторов заключается в обнаружении инфракрасного излучения, излучаемого телом человека, для достижения цели позиционирования и спасения. Однако из-за отсутствия мер безопасности на угольных шахтах присутствие газа приведет к ослаблению распространения инфракрасного излучения, а также оно чувствительно к помехам от других подземных источников инфракрасного тепла, что делает его менее эффективным при фактическом использовании. Помимо инфракрасных детекторов, также широко используются детекторы жизни. В основном они обнаруживают волны сверхнизкой частоты, излучаемые человеческим сердцем, чтобы определять местонахождение людей. Микроволны обладают высокой проникающей способностью, но они также могут обнаружить некоторых людей со слабым сердцебиением. некоторые проблемы. В этой ситуации для персонала подземных угольных шахт было разработано устройство, способное позиционировать себя в режиме реального времени. Его можно использовать для решения повседневного управления персоналом и повышения эффективности труда во время обычной работы; В случае аварии это устройство можно использовать для быстрого обнаружения застрявшего персонала. В этой статье предлагается устройство локации подземного персонала на основе технологии RFID, далее именуемое RFID-устройством локации спасателей. Это устройство можно носить, оно имеет небольшие размеры и может использоваться как необходимый компонент подземных спасательных работ.

1

Общий дизайн системы

1.1

Анализ требований к дизайну

Прежде чем проектировать RFID-устройство спасательного позиционирования, необходимо проанализировать потребности в позиционировании и технические характеристики персонала подземных угольных шахт.

Наконец, можно составить детальный проект системы. После детального анализа необходимо выполнить 3 требования:

(1) Поставляется с собственным источником питания и имеет продолжительное время работы.

Учитывая подземку

Продолжительность работы персонала в штатном режиме и своевременность проведения спасательных работ.

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

Аннотация: Из-за сложной подземной среды и применения приборов инфракрасного обнаружения и обнаружения жизни безопасность спасательных работ в угольных шахтах сталкивается со многими проблемами.

Ограничением является разработка подземного устройства позиционирования персонала для спасения угольных шахт, которое играет очень важную роль. предложил метод, основанный на технологии RFID

На основе анализа потребностей систем подземного позиционирования угольных шахт были определены передающий и приемный модули системы.

Предложена конструкция, предложен метод проектирования маломощной системы, изложены алгоритм позиционирования RSSI и алгоритм KWWN в технологии RFID позиционирования персонала, а также предложен гибридный алгоритм определения местоположения подземного персонала. Была создана и смоделирована среда моделирования, а значение K было изменено. Когда K=4, значение ошибки позиционирования персонала является наименьшим, и система может удовлетворить потребности подземного спасательного позиционирования в угольных шахтах.

(2) Высокая надежность и защита от помех. Из-за суровых подземных условий, высокой влажности и множества источников помех во время и после аварии

RFID-устройство спасательного позиционирования должно иметь высокую степень надежности и помехоустойчивости;

(3) Храните информацию о пользователе и поддерживайте многопользовательское управление. На крупных угольных шахтах обычно работает более 100 подземных рабочих. Учитывая дизайн

Остался запас, поэтому RFID-устройство спасательного позиционирования должно иметь возможность хранить информацию о пользователях и поддерживать функции управления пользователями для 150 человек.

1.2

Общий дизайн системы

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

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

Общая конструкция устройства спасательного позиционирования на основе технологии RFID разделена на две части. Одна часть представляет собой передатчик, который носят на теле подземного персонала.

Другая часть модульного блока представляет собой приемный модуль приема сигналов.

(1) Модуль стартовой установки

Общая структурная схема конструкции модуля передающего блока представлена ​​на рисунке 1. Рисунок 1. Схема модуля передающего блока на основе RFID.

Конструкция модуля передающего RFID включает в себя микроконтроллер STC, кнопки, предварительное хранение информации о тегах, интерфейс SPI, модуль отправки радиочастотной информации, модуль питания и т. д.

①Микроконтроллер STC Микроконтроллер является основным блоком управления. Он реализует

Обнаружение кнопки сброса и ввода функциональной кнопки теперь реализовано, а также реализует

Предварительное сохранение информации тегов. Выберите микроконтроллер MSP430F413, ядро

Напряжение питания 3,3 В;

②Кнопка

Кнопка является важным фактором в реализации функции спасательного позиционирования.

Элементы, включая кнопку сброса и функциональную кнопку, справочную систему кнопки сброса в

Исходное состояние может быть восстановлено при ненормальной работе, а функциональная кнопка может быть отключена.

Посылает сигнал бедствия при нажатии;

③Предварительное сохранение информации на этикетке. Эта функция заранее использует подземную статистику.

Информация о сотруднике, возраст, пол, рост и наличие основных заболеваний.

и т. д., преобразуйте эту информацию в двоичную информацию и сохраните ее во FLASH.

, выберите K9F1G08U0 объемом 128 МБ. в нужде

При отправке информации микроконтроллер STC сначала считывает фазу из FLASH.

информацию, и, наконец, информация отправляется через модуль отправки радиочастотной информации;

④SPI-интерфейс

Интерфейс SPI представляет собой микроконтроллер и радиочастотную передачу информации.

Отправить интерфейс связи между модулями;

⑤Модуль отправки радиочастотной информации

Поскольку STC микроконтроллер SPI

Напряжение сигнала связи не соответствует конечному передаваемому сигналу, поэтому

Необходимо реализовать необходимую для синтеза частоту и модулировать и демодулировать сигнал,

Наконец, сигнал усиливается и отправляется;

⑥Модуль питания Индикатор модуля питания предназначен для обеспечения спасения под землей.

Ключевые факторы, помимо модуля блока передачи сигналов в программном обеспечении

Помимо управления питанием, модуль питания также необходимо спроектировать независимо, чтобы

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

(2) Конструкция приемного модуля

Приемный модуль по-прежнему использует микроконтроллер STC в качестве основного элемента управления.

устройство, информация тега отправляется через связь RS232 после модуляции и демодуляции.

Отправьте его в микроконтроллер STC. Микроконтроллер STC хранит информацию о метке RFID.

Сохраните во FLASH, дождитесь команды внешней кнопки, чтобы передать ее с помощью ЖК-дисплея.

Отображается информация пользовательского тега, обработанная микроконтроллером, и модуль питания

Блок отвечает за питание всего приемного модуля. Квитанция на основе RFID

Метамодуль показан на рисунке 2.

Рис. 2. Схема модуля приемного устройства на основе RFID

2

Проектирование с низким энергопотреблением и реализация позиционирования персонала

2.1

Конструкция системы с низким энергопотреблением

Модуль питания в модуле передатчика на основе RFID

уверен, поэтому для обеспечения стабильной работы системы в течение длительного времени

Для работы система должна быть рассчитана на низкое энергопотребление. Низкое энергопотребление системы

Проектирование включает в себя проектирование аппаратного обеспечения и проектирование программного обеспечения, в том числе 2

аспект:

(1) Выбор базового контроллера

Ядро, выбранное в этой конструкции

Контроллер — MSP430F413, который имеет несколько режимов пониженного энергопотребления, которые могут

Познакомьтесь с долгосрочной работой системы. При питании 2,2 В,

MSP430F413 ток 0,5 мкА в режиме ожидания, режиме выключения

Ток (удержания ОЗУ) составляет 0,1 мкА, ток в режиме работы со сверхнизким энергопотреблением.

Ток составляет 230 мкА. Поэтому в практических приложениях модуль передающего устройства

При нормальной работе мощность очень низкая;

(2) Разработка программного обеспечения. Чтобы понять, что система может работать долгосрочно.

непрерывная работа в течение определенного периода времени, поэтому система начинает переходить на сверхнизкий уровень

Режим энергопотребления, основанный на собственной системе синхронизации в программном обеспечении.

Чтобы установить время, введите без прерывания ввода внешней кнопки.

Режим ожидания и специальная кнопка активного пробуждения могут помочь под землей.

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

режим работы потребления. Это не только отвечает потребностям подземных спасательных операций, но и

Это также создает условия для продолжения работы системы в режиме ожидания.