Według odpowiednich statystyk liczba ofiar wypadków przy pracy w kopalniach węgla jest najwyższa pod względem liczby wypadków przy pracy w kraju.

Tunele pod kopalnią są skomplikowane i prowadzenie akcji ratowniczych wiąże się z wieloma trudnościami. Jednocześnie zarządzanie personelem pod ziemią w kopalniach węgla różni się od zarządzania na powierzchni. Z jednej strony, rozmieszczenie personelu pod ziemią jest ograniczone przez tunel, przez co wiele technologii pozycjonowania personelu nie może zostać zrealizowanych; z drugiej strony, technologia pozycjonowania personelu pod ziemią wymaga wyższej odporności na zakłócenia. W przypadku wypadku pod ziemią w kopalni węgla, najczęściej stosowaną metodą poszukiwawczo-ratowniczą są detektory podczerwieni. Zasada działania detektorów podczerwieni polega na wykrywaniu promieniowania podczerwonego emitowanego przez ludzkie ciało w celu ustalenia położenia i przeprowadzenia akcji ratunkowej. Jednak ze względu na brak środków bezpieczeństwa w kopalniach węgla, obecność gazu osłabia propagację podczerwieni, a ponadto jest ona podatna na zakłócenia z innych podziemnych źródeł ciepła podczerwieni, co czyni ją mniej efektywną w praktyce. Oprócz detektorów podczerwieni, powszechnie stosowane są również detektory życia. Wykrywają one głównie fale o ultraniskiej częstotliwości emitowane przez ludzkie serce, aby zlokalizować ludzi. Mikrofale charakteryzują się dużą przenikalnością, ale mogą również wykrywać osoby z osłabionym sercem i niektóre problemy. W tej sytuacji opracowano urządzenie umożliwiające pozycjonowanie w czasie rzeczywistym dla personelu podziemnych kopalń węgla. Może ono usprawnić codzienne zarządzanie personelem i poprawić wydajność pracy podczas normalnej pracy; w razie wypadku urządzenie to może służyć do szybkiej lokalizacji uwięzionych pracowników. Niniejszy artykuł przedstawia urządzenie lokalizacyjne dla personelu podziemnego oparte na technologii RFID, zwane dalej ratunkowym urządzeniem lokalizacyjnym RFID. Urządzenie to jest przenośne i ma niewielkie rozmiary, dzięki czemu może być wykorzystywane jako niezbędny element podziemnych działań ratowniczych.

1

Całkowity projekt systemu

1.1

Analiza wymagań projektowych

Przed zaprojektowaniem urządzenia pozycjonującego RFID do celów ratunkowych konieczne jest przeanalizowanie potrzeb w zakresie pozycjonowania oraz parametrów technicznych personelu kopalni węgla podziemnego.

Na koniec można stworzyć szczegółowy projekt systemu. Po szczegółowej analizie muszą zostać spełnione 3 wymagania:

(1) Posiada własne zasilanie i długi czas pracy

Biorąc pod uwagę metro

Czas pracy personelu w normalnych warunkach i terminowość działań ratowniczych

wydajność, więc system musi być w stanie pracować przez ponad 48 godzin;

Streszczenie: Z uwagi na złożoność środowiska podziemnego oraz stosowanie urządzeń do detekcji podczerwieni i wykrywania życia, ratownictwo w kopalniach węgla wiąże się z wieloma problemami.

Ograniczenia, rozwój podziemnego urządzenia do pozycjonowania personelu ratowniczego w kopalniach węgla odgrywa bardzo ważną rolę. Zaproponowano metodę opartą na technologii RFID

W oparciu o analizę potrzeb systemów pozycjonowania podziemnego w kopalniach węgla kamiennego opracowano moduł nadawczy i moduł odbiorczy systemu.

Zaproponowano projekt, zaproponowano metodę projektowania systemu niskonapięciowego, wyjaśniono algorytm pozycjonowania RSSI i algorytm KWWN w technologii pozycjonowania personelu RFID oraz zaproponowano algorytm hybrydowy do lokalizacji personelu pod ziemią. Zbudowano i przeprowadzono symulację środowiska symulacyjnego, a także zmieniono wartość K. Dla K=4 wartość błędu pozycjonowania personelu jest najmniejsza, a system może sprostać potrzebom pozycjonowania ratowników podziemnych w kopalniach węgla.

(2) Wysoka niezawodność i odporność na zakłócenia. Ze względu na trudne warunki panujące pod ziemią, wysoką wilgotność i liczne źródła zakłóceń w trakcie i po wypadku,

Urządzenie pozycjonujące RFID do akcji ratowniczych musi charakteryzować się wysokim stopniem niezawodności i odporności na zakłócenia;

(3) Przechowywanie informacji o użytkownikach i obsługa zarządzania wieloma użytkownikami. W dużych kopalniach węgla pracuje zazwyczaj ponad 100 pracowników pod ziemią. Biorąc pod uwagę projekt

Ponieważ istnieje pewien margines, urządzenie pozycjonujące RFID do celów ratunkowych musi być w stanie przechowywać informacje o użytkownikach i obsługiwać funkcje zarządzania użytkownikami dla 150 osób.

1.2

Całkowity projekt systemu

Technologia RFID jest stosunkowo dojrzałą technologią bezprzewodowej komunikacji radiowej, która jest realizowana głównie dzięki zjawisku sprzężenia sygnałów radiowych w przestrzeni kosmicznej.

Transmisja informacji. Technologia RFID jest szeroko stosowana w takich dziedzinach jak identyfikacja produktów za pomocą etykiet i elektroniczne zabezpieczenia antykradzieżowe. W systemach pozycjonowania można znakować zwierzęta i samochody. Typowe zastosowania obejmują znakowanie zwierząt domowych, gospodarkę odpadami medycznymi itp.

Całkowita konstrukcja urządzenia pozycjonującego ratowników opartego na technologii RFID składa się z dwóch części. Jedną z nich jest nadajnik noszony na ciele personelu podziemnego.

Drugą częścią modułu jednostki jest moduł odbiorczy służący do odbierania sygnałów.

(1) Moduł jednostki startowej

Ogólny schemat blokowy konstrukcji modułu nadajnika pokazano na rysunku 1. Rysunek 1 Schemat modułu nadajnika opartego na technologii RFID

Projekt modułu jednostki nadawczej RFID obejmuje mikrokontroler STC, przyciski, wstępną pamięć informacji o znaczniku, interfejs SPI, moduł wysyłania informacji o częstotliwości radiowej, moduł zasilania itp.

①Mikrokontroler STC Mikrokontroler jest główną jednostką sterującą. Implementuje

Teraz wdrożono wykrywanie naciśnięcia przycisku resetowania i przycisku funkcyjnego, a także

Wstępne przechowywanie informacji o tagach. Wybierz mikrokontroler MSP430F413, rdzeń

Napięcie zasilania wynosi 3,3 V;

②Przycisk

Przycisk jest ważnym czynnikiem w realizacji funkcji pozycjonowania ratunkowego.

Elementy, w tym przycisk resetowania i przycisk funkcyjny, system pomocy przycisku resetowania w

W przypadku nieprawidłowej pracy możliwe jest przywrócenie stanu początkowego, a przycisk funkcyjny może być

Wysyła sygnał SOS po naciśnięciu;

③Wstępne zapisywanie informacji z etykiety. Ta funkcja korzysta z danych statystycznych z wyprzedzeniem.

Informacje dotyczące pracownika, wieku, płci, wzrostu i ewentualnych chorób współistniejących

itd., konwertują te informacje na informacje binarne i zapisują je w pamięci FLASH

, wybierz K9F1G08U0 o pojemności 128 MB. w potrzebie

Przesyłając informacje, mikrokontroler STC najpierw odczytuje fazę z pamięci FLASH.

informacji, a na koniec informacja jest wysyłana poprzez moduł wysyłający informacje za pomocą częstotliwości radiowej;

④Interfejs SPI

Interfejs SPI to mikrokontroler i transmisja informacji za pomocą częstotliwości radiowej

Wyślij interfejs komunikacyjny pomiędzy modułami;

⑤Moduł wysyłający informacje RF

Ponieważ mikrokontroler STC SPI

Napięcie sygnału komunikacyjnego nie jest zgodne z ostatecznym sygnałem przesyłanym, dlatego

Należy zrealizować częstotliwość potrzebną do syntezy oraz modulować i demodulować sygnał,

Na koniec sygnał jest wzmacniany i wysyłany;

⑥Moduł zasilania Wskaźnik modułu zasilania ma na celu zapewnienie możliwości przeprowadzenia akcji ratowniczej pod ziemią

Kluczowe czynniki, oprócz modułu jednostki transmisji sygnału w oprogramowaniu

Oprócz zarządzania energią, moduł zasilania musi być również zaprojektowany niezależnie, aby

Całkowite napięcie zasilania jest stabilne, a czas ciągłej pracy przekracza 48 godzin.

(2) Projekt modułu odbiorczego

Moduł odbiorczy nadal wykorzystuje mikrokontroler STC jako główny element sterujący

Jednostka, informacja o etykiecie jest przesyłana poprzez komunikację RS232 po modulacji i demodulacji.

Wyślij go do mikrokontrolera STC. Mikrokontroler STC przechowuje informacje o tagu RFID.

Zapisz w pamięci FLASH, poczekaj na polecenie zewnętrznego przycisku, aby użyć wyświetlacza LCD do przekazania

Wyświetlane są informacje o tagu użytkownika przetworzone przez mikrokontroler i moduł zasilania

Blok odpowiada za zasilanie całego modułu odbiorczego. Odbiór oparty na technologii RFID

Meta-moduł pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2 Schemat modułu jednostki odbiorczej opartej na technologii RFID

2

Projektowanie i wdrażanie rozwiązań pozycjonowania personelu o niskim zużyciu energii

2.1

Konstrukcja systemu o niskim zużyciu energii

Moduł zasilania w module nadajnika opartego na technologii RFID

jest pewne, aby zapewnić, że system będzie mógł działać stabilnie przez długi czas

Aby system działał, musi być zaprojektowany z myślą o niskim zużyciu energii. System o niskim zużyciu energii

Projektowanie obejmuje projektowanie sprzętu i oprogramowania, w tym w szczególności 2

aspekt:

(1) Wybór kontrolera głównego

Rdzeń wybrany w tym projekcie

Kontrolerem jest MSP430F413, który posiada wiele trybów niskiego poboru mocy, które mogą

Poznaj długotrwałą pracę systemu. Dzięki zasilaniu 2,2 V,

Prąd MSP430F413 0,5 μA w trybie czuwania, tryb wyłączenia

(Prąd retencji pamięci RAM) wynosi 0,1 μA, prąd w trybie pracy o bardzo niskim poborze mocy

Przepływ wynosi 230 μA. Dlatego w praktycznych zastosowaniach moduł jednostki nadawczej jest

Podczas normalnej pracy moc jest bardzo niska;

(2) Projektowanie oprogramowania Aby system mógł osiągnąć długoterminową

ciągła praca przez pewien czas, tak aby system zaczął przechodzić w tryb ultraniski

Tryb pracy zużycia energii, oparty na własnym systemie zegarowym w projektowaniu oprogramowania

Aby wejść bez przerywania wprowadzania zewnętrznego przycisku

Tryb czuwania i zaprojektowany aktywny przycisk budzenia mogą pomóc w podziemnym

Podczas użytkowania personel może natychmiast przełączyć system ze stanu czuwania na tryb niskiego poboru mocy.

tryb pracy zużycia. Spełnia to nie tylko potrzeby ratownictwa podziemnego, ale także

Tworzy również warunki umożliwiające systemowi kontynuowanie pracy w trybie gotowości.