Ifølge relevant statistikk er antallet skader forårsaket av sikkerhetsulykker i kullgruver den største sikkerhetsulykken i landet.

Tunnelene under gruven er komplekse, og det er mange vanskeligheter med å utføre redningsarbeid. Samtidig er håndteringen av personell under jorden i kullgruver forskjellig fra håndteringen på bakken. På den ene siden er posisjoneringen av personell under jorden begrenset av tunnelen, så mange teknologier for personellposisjonering kan ikke realiseres. På den annen side krever personellposisjoneringsteknologi under jorden høyere anti-interferens. Når en ulykke inntreffer under jorden i en kullgruve, er den mest brukte søke- og redningsmetoden infrarøde detektorer. Prinsippet for bruk av infrarøde detektorer er å oppdage den infrarøde strålingen som sendes ut av menneskekroppen for å oppnå formålet med posisjonering og redning. På grunn av mangelen på sikkerhetstiltak i kullgruver vil imidlertid tilstedeværelsen av gass føre til at den infrarøde forplantningen svekkes, og den er også utsatt for interferens fra andre infrarøde varmekilder under jorden, noe som gjør den mindre effektiv i faktisk bruk. I tillegg til infrarøde detektorer brukes også livdetektorer ofte. De oppdager hovedsakelig ultralavfrekvente bølger som sendes ut av det menneskelige hjertet for å lokalisere mennesker. Mikrobølger har sterk penetrasjonsevne, men de kan også oppdage noen problemer hos personer med svak hjerterytme. I denne situasjonen er det utviklet en enhet som er i stand til å posisjonere i sanntid for personell i underjordiske kullgruver. Den kan brukes til å løse den daglige personellhåndteringen og forbedre arbeidseffektiviteten under normalt arbeid. Når en ulykke inntreffer, kan denne enheten brukes til raskt å lokalisere fastklemt personell. Denne artikkelen foreslår en lokaliseringsenhet for personell i underjordiske gruver basert på RFID-teknologi, heretter referert til som RFID-redningslokaliseringsenhet. Denne enheten kan bæres og er liten i størrelse, og kan brukes som en nødvendig komponent i redningsarbeid under jorden.

1

Overordnet systemdesign

1.1

Analyse av designkrav

Før man designer RFID-redningsposisjoneringsenheten, er det nødvendig å analysere posisjoneringsbehovene og de tekniske egenskapene til personell i underjordiske kullgruver.

Til slutt kan en detaljert systemdesign lages. Etter en detaljert analyse må tre krav oppfylles:

(1) Leveres med egen strømforsyning og har lange driftstimer

Med tanke på undergrunnen

Hvor lenge personellet jobber i vanlig arbeid og hvor raskt redningsaksjoner gjennomføres

ytelse, så systemet må kunne fungere i mer enn 48 timer;

Sammendrag: På grunn av det komplekse underjordiske miljøet og bruken av infrarød deteksjon og livsdeteksjonsinstrumenter, er sikkerhetsredning i kullgruver gjenstand for mange problemer.

Begrensning, utviklingen av en underjordisk personellposisjoneringsenhet for redning fra kullgruver spiller en svært viktig rolle. foreslått en metode basert på RFID-teknologi

Basert på analysen av behovene til underjordiske posisjoneringssystemer for kullgruver, ble systemets sendemodul og mottaksmodul

Designet ble foreslått, en metode for lavstrømssystemdesign ble foreslått, RSSI-posisjoneringsalgoritmen og KWWN-algoritmen i RFID-personellposisjoneringsteknologi ble forklart, og en hybridalgoritme ble foreslått for å lokalisere personell under jorden. Et simuleringsmiljø ble bygget og simulert, og K-verdien ble endret. Når K = 4, er feilverdien for personellposisjonering den minste, og systemet kan møte behovene for redningsposisjonering under jorden i kullgruver.

(2) Høy pålitelighet og anti-interferens. På grunn av det barske underjordiske miljøet, høy luftfuktighet og mange interferenskilder under og etter ulykken,

RFID-redningsposisjoneringsenheten må ha høy grad av pålitelighet og være forstyrrelsesfri;

(3) Lagre brukerinformasjon og støtte flerbrukeradministrasjon. Det er vanligvis mer enn 100 underjordiske arbeidere i store kullgruver. Med tanke på designen

Det er en margin igjen, så RFID-redningsposisjoneringsenheten må kunne lagre brukerinformasjon og støtte brukeradministrasjonsfunksjoner for 150 personer.

1.2

Overordnet systemdesign

RFID-teknologi er en relativt moden trådløs radiofrekvenskommunikasjonsteknologi, som hovedsakelig realiseres gjennom koblingsfenomenet til radiofrekvenssignaler i rommet.

Overføring av informasjon. RFID-teknologi er mye brukt innen felt som produktidentifikasjon og elektronisk tyverisikring. I posisjoneringssystemer kan dyr og biler merkes. Typiske bruksområder inkluderer merking av kjæledyr, håndtering av medisinsk avfall, osv.

Den overordnede utformingen av redningsposisjoneringsenheten basert på RFID-teknologi er delt inn i to deler. Den ene delen er en sender som bæres på kroppen til underjordspersonell.

Den andre delen av enhetsmodulen er mottaksmodulen for å motta signaler.

(1) Utskytningsenhetsmodul

Det overordnede blokkdiagrammet for senderenhetens moduldesign er vist i figur 1. Figur 1 Moduldiagram for senderenhet basert på RFID

RFID-sendemodulens design inkluderer STC-mikrokontroller, knapper, forhåndslagring av tagginformasjon, SPI-grensesnitt, modul for sending av radiofrekvensinformasjon og strømmodul, etc.

①STC-mikrokontroller Mikrokontrolleren er den viktigste kontrollenheten. Den implementerer

Deteksjon av tilbakestillingsknapp- og funksjonsknappinngang er nå implementert, og den realiserer også

Forhåndslagring av taginformasjon. Velg MSP430F413 mikrokontroller, kjerne

Forsyningsspenningen er 3,3 V;

②Knapp

Knappen er en viktig faktor for å realisere redningsposisjoneringsfunksjonen.

Elementer, inkludert tilbakestillingsknapp og funksjonsknapp, hjelpesystem for tilbakestillingsknapp i

Den opprinnelige tilstanden kan gjenopprettes ved unormal drift, og funksjonsknappen kan

Sender et nødsignal når den trykkes;

③Forhåndslagring av etikettinformasjon. Denne funksjonen bruker undergrunnsstatistikk på forhånd.

Ansattrelatert informasjon, alder, kjønn, høyde og om det er underliggende sykdommer

osv., konverter denne informasjonen til binær informasjon og lagre den i FLASH

, velg K9F1G08U0 med en kapasitet på 128 MB. trenger

Når STC-mikrokontrolleren sender informasjon, leser den først fasen i FLASH.

informasjon, og til slutt sendes informasjonen ut gjennom modulen for sending av radiofrekvensinformasjon;

④SPI-grensesnitt

SPI-grensesnittet er en mikrokontroller og overføring av radiofrekvensinformasjon

Send kommunikasjonsgrensesnitt mellom moduler;

⑤RF-informasjonssendende modul

Siden STC-mikrokontroller SPI

Kommunikasjonssignalets spenning samsvarer ikke med det endelige overførte signalet, så

Det er nødvendig å forstå frekvensen som kreves for syntese og modulere og demodulere signalet,

Til slutt forsterkes og sendes signalet;

⑥Strømmodul Indikatoren på strømmodulen er for å sikre redning under jorden

Nøkkelfaktorene, i tillegg til signaloverføringsmodulen i programvaren

I tillegg til strømstyring må strømmodulen også utformes uavhengig slik at

Den totale strømforsyningsspenningen er stabil, og den kontinuerlige driftstiden overstiger 48 timer.

(2) Mottakermoduldesign

Mottakermodulen bruker fortsatt STC-mikrokontroller som kjernekontroll

enhet, sendes taginformasjonen via RS232-kommunikasjon etter modulering og demodulering.

Send den til STC-mikrokontrolleren. STC-mikrokontrolleren lagrer RFID-brikkeinformasjonen.

Lagre til FLASH, vent på ekstern knappkommando for å bruke LCD-skjermen til å sende

Brukertaginformasjonen som behandles av mikrokontrolleren vises, og strømmodulen

Blokken er ansvarlig for strømforsyningen til hele mottaksmodulen. RFID-basert kvittering

Metamodulen er vist i figur 2.

Figur 2 Diagram over RFID-basert mottakermodul

2

Design og implementering av personellposisjonering med lavt strømforbruk

2.1

Systemdesign med lavt strømforbruk

Strømforsyningsmodul i RFID-basert senderenhetsmodul

er sikkert, så for å sikre at systemet kan fungere stabilt over lengre tid

For å fungere må systemet være konstruert for lavt strømforbruk. System lavt strømforbruk

Design inkluderer maskinvaredesign og programvaredesign, spesielt inkludert 2

aspekt:

(1) Valg av kjernekontroller

Kjernen som er valgt i dette designet

Kontrolleren er MSP430F413, som har flere lavstrømsmoduser som kan

Møt systemets langsiktige arbeid. Med en 2,2 V-forsyning,

MSP430F413 strøm 0,5 μA i standby-modus, avstengningsmodus

(RAM-retensjon) strøm er 0,1 μA, strøm i kjøremodus med ultralavt strømforbruk

Strømmen er 230 μA. Derfor er sendermodulen i praktiske anvendelser

Strømmen er svært lav under normal drift;

(2) Programvaredesign For å realisere at systemet kan oppnå langsiktige resultater

kontinuerlig drift over en periode, slik at systemet begynner å gå inn i ultralav temperatur

Strømforbruksmodus, basert på eget klokkesystem i programvaredesign

For å taste inn, uten avbrudd i ekstern knappinntasting

Standby-modus, og den utformede aktive vekkeknappen kan hjelpe under jorden

Personell kan umiddelbart sette systemet fra standby-tilstand til lavt strømforbruk når det er i bruk.

forbruksmodus. Dette oppfyller ikke bare behovene til underjordisk redning, men også

Det skaper også forutsetninger for at systemet kan fortsette å utføre beredskapsarbeid.