İlgili istatistiklere göre, kömür madenlerindeki güvenlik kazaları sonucu yaşanan can kayıpları, ülkedeki güvenlik kazaları arasında en üst sırada yer almaktadır.

Maden altındaki tüneller karmaşıktır ve kurtarma çalışmalarını yürütmede birçok zorluk vardır. Aynı zamanda, kömür madenlerinde yer altındaki personel yönetimi, yer üstündeki yönetimden farklıdır. Bir yandan, yer altındaki personelin konumlandırılması tünel tarafından sınırlandırıldığından, birçok personel konumlandırma teknolojisi gerçekleştirilemez; diğer yandan, yer altındaki personel konumlandırma teknolojisi daha yüksek parazit önleme gerektirir. Kömür madeninde yer altında bir kaza meydana geldiğinde, en yaygın kullanılan arama ve kurtarma yöntemi kızılötesi dedektörlerdir. Kızılötesi dedektörlerin kullanım prensibi, konumlandırma ve kurtarma amacına ulaşmak için insan vücudu tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu tespit etmektir. Bununla birlikte, kömür madenlerindeki güvenlik önlemlerinin yetersizliği nedeniyle, gaz varlığı kızılötesi yayılımını zayıflatır ve ayrıca yer altındaki diğer kızılötesi ısı kaynaklarından gelen parazitlere karşı hassastır, bu da gerçek kullanımda verimliliğini azaltır. Kızılötesi dedektörlere ek olarak, yaşam dedektörleri de yaygın olarak kullanılır. Bunlar esas olarak insan kalbi tarafından yayılan ultra düşük frekanslı dalgaları tespit ederek insanları konumlandırır. Mikrodalgaların nüfuz gücü yüksektir, ancak kalp atışları zayıf olan bazı kişileri de tespit edebilirler. Bu durum bazı sorunlara yol açabilir. Bu nedenle, yeraltı kömür madeni personeli için gerçek zamanlı konumlandırma yapabilen bir cihaz geliştirilmiştir. Bu cihaz, normal çalışma sırasında personelin günlük yönetimini çözmek ve iş verimliliğini artırmak için kullanılabilir; bir kaza meydana geldiğinde ise, mahsur kalan personelin yerini hızlı bir şekilde tespit etmek için kullanılabilir. Bu makalede, RFID teknolojisine dayalı, yeraltı personeli için bir konum belirleme cihazı önerilmektedir; bundan sonra bu cihaza RFID kurtarma konum belirleme cihazı denilecektir. Bu cihaz giyilebilir ve küçük boyutludur ve yeraltı kurtarma çalışmalarının gerekli bir bileşeni olarak kullanılabilir.

1

Genel sistem tasarımı

1.1

Tasarım gereksinimleri analizi

RFID kurtarma konumlandırma cihazının tasarımına başlamadan önce, yer altı kömür madeni personelinin konumlandırma ihtiyaçları ve teknik özelliklerinin analiz edilmesi gerekmektedir.

Son olarak, detaylı bir sistem tasarımı yapılabilir. Detaylı analizden sonra, 3 gereksinimin karşılanması gerekir:

(1) Kendi güç kaynağıyla birlikte gelir ve uzun çalışma saatlerine sahiptir.

Yeraltını göz önünde bulundurarak

Personelin normal çalışma saatlerindeki çalışma süresi ve kurtarma operasyonlarının zamanında gerçekleştirilmesi

Yüksek performans gerektirdiğinden, sistemin 48 saatten fazla çalışabilmesi gerekir;

Özet: Yeraltı ortamının karmaşıklığı ve kızılötesi algılama ve yaşam tespiti cihazlarının kullanımı nedeniyle, kömür madenlerinde güvenli kurtarma çalışmaları birçok sorunla karşı karşıyadır.

Sınırlamalar nedeniyle, kömür madeni kurtarma operasyonlarında yeraltı personel konumlandırma cihazının geliştirilmesi çok önemli bir rol oynamaktadır. RFID teknolojisine dayalı bir yöntem önerilmiştir.

Kömür madeni yeraltı konumlandırma sistemlerinin ihtiyaçlarının analizine dayanarak, sistemin gönderici modülü ve alıcı modülü şu şekilde tasarlanmıştır:

Tasarım önerildi, düşük güç tüketimli bir sistem tasarım yöntemi önerildi, RFID personel konumlandırma teknolojisindeki RSSI konumlandırma algoritması ve KWWN algoritması detaylı olarak açıklandı ve yeraltı personelinin konumlandırılması için hibrit bir algoritma önerildi. Bir simülasyon ortamı oluşturuldu ve simüle edildi, K değeri değiştirildi. K=4 olduğunda, personel konumlandırması için hata değeri en düşük seviyededir ve sistem kömür madenlerindeki yeraltı kurtarma konumlandırma ihtiyaçlarını karşılayabilir.

(2) Yüksek güvenilirlik ve parazit önleme. Kaza sırasında ve sonrasında yeraltındaki zorlu ortam, yüksek nem ve birçok parazit kaynağı nedeniyle,

RFID kurtarma konumlandırma cihazının yüksek derecede güvenilirliğe ve parazit önleme özelliğine sahip olması gerekir;

(3) Kullanıcı bilgilerini saklayın ve çok kullanıcılı yönetimi destekleyin. Büyük kömür madenlerinde genellikle 100'den fazla yeraltı işçisi bulunur. Tasarımı göz önünde bulundurarak

Bir miktar güvenlik payı kaldığı için, RFID kurtarma konumlandırma cihazının 150 kişiye ait kullanıcı bilgilerini saklayabilmesi ve kullanıcı yönetim işlevlerini destekleyebilmesi gerekmektedir.

1.2

Genel sistem tasarımı

RFID teknolojisi, esas olarak uzayda radyo frekansı sinyallerinin eşleşme olgusu yoluyla gerçekleştirilen, nispeten olgunlaşmış bir kablosuz radyo frekansı iletişim teknolojisidir.

Bilgi iletimi. RFID teknolojisi, ürün etiket tanımlama ve elektronik hırsızlık önleme gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Konumlandırma sisteminde hayvanlar ve arabalar işaretlenebilir. Tipik uygulamalar arasında evcil hayvan işaretleme, tıbbi atık yönetimi vb. yer almaktadır.

RFID teknolojisine dayalı kurtarma konumlandırma cihazının genel tasarımı iki bölümden oluşmaktadır. Bunlardan biri, yer altı personelinin vücuduna takılan verici cihazdır.

Ünite modülünün diğer kısmı ise sinyalleri almak için kullanılan alıcı modüldür.

(1) Fırlatma ünitesi modülü

Verici ünite modül tasarımının genel blok diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir. Şekil 1 RFID tabanlı verici ünite modül diyagramı

RFID iletim ünitesi modülünün tasarımı, STC mikrodenetleyici, düğmeler, etiket bilgisi ön depolama, SPI arayüzü, radyo frekansı bilgi gönderme modülü ve güç modülü vb. bileşenleri içerir.

①STC mikrodenetleyici: Mikrodenetleyici, temel kontrol ünitesidir. Aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

Sıfırlama düğmesi ve fonksiyon düğmesi girişinin algılanması artık gerçekleştirildi ve bu sayede şunlar da sağlanmış oldu:

Etiket bilgilerinin önceden depolanması. MSP430F413 mikrodenetleyiciyi ve çekirdeği seçin.

Besleme gerilimi 3,3 V'tur;

②Düğme

Bu düğme, kurtarma konumlandırma fonksiyonunun gerçekleştirilmesinde önemli bir faktördür.

Sıfırlama düğmesi ve fonksiyon düğmesi dahil olmak üzere öğeler, sıfırlama düğmesi yardım sistemi

Çalışma anormalleştiğinde başlangıç ​​durumuna geri dönülebilir ve fonksiyon düğmesi kullanılabilir.

Basıldığında tehlike sinyali gönderir;

③Etiket bilgilerinin önceden depolanması. Bu işlev, yeraltı istatistiklerini önceden kullanır.

Çalışanla ilgili bilgiler; yaş, cinsiyet, boy ve altta yatan hastalık olup olmadığı.

vb., bu bilgileri ikili bilgiye dönüştürün ve FLASH belleğe kaydedin.

İhtiyacınız varsa, 128 MB kapasiteli K9F1G08U0 modelini seçin.

Bilgi gönderirken, STC mikrodenetleyicisi öncelikle FLASH bellekteki fazı okur.

Bilgiler, nihayetinde radyo frekansı bilgi gönderme modülü aracılığıyla dışarı iletilir;

④SPI arayüzü

SPI arayüzü, mikrodenetleyici ve radyo frekansı bilgi iletimi için kullanılan bir arayüzdür.

Modüller arasında iletişim arayüzü gönderin;

⑤RF bilgi gönderme modülü

STC mikrodenetleyici SPI'den beri

İletişim sinyalinin voltajı, nihai iletilen sinyalle eşleşmiyor, bu nedenle

Sentez için gerekli frekansı belirlemek, sinyali modüle etmek ve demodüle etmek gereklidir.

Son olarak, sinyal yükseltilir ve gönderilir;

⑥Güç modülü: Güç modülünün göstergesi, yer altı kurtarma operasyonlarının güvence altına alınmasını sağlar.

Yazılımda yer alan sinyal iletim ünitesi modülüne ek olarak, başlıca faktörler şunlardır:

Güç yönetimine ek olarak, güç modülünün bağımsız olarak tasarlanması da gerekmektedir, böylece

Genel güç kaynağı voltajı stabildir ve kesintisiz çalışma süresi 48 saati aşmaktadır.

(2) Alıcı modül tasarımı

Alıcı modül hala temel kontrol ünitesi olarak STC mikrodenetleyicisini kullanmaktadır.

Bu ünitede, etiket bilgileri modülasyon ve demodülasyondan sonra RS232 iletişimi yoluyla gönderilir.

Bu bilgiyi STC mikrodenetleyicisine gönderin. STC mikrodenetleyicisi RFID etiket bilgilerini saklar.

FLASH belleğe kaydedin, LCD'yi kullanmak için harici düğme komutunu bekleyin.

Mikrokontrolcü tarafından işlenen kullanıcı etiketi bilgileri görüntülenir ve güç modülü

Blok, tüm alıcı modülün güç kaynağından sorumludur. RFID tabanlı alım.

Metamodül Şekil 2'de gösterilmiştir.

Şekil 2 RFID tabanlı alıcı ünite modülü diyagramı

2

Personel konumlandırmasının düşük güç tüketimi tasarımı ve uygulanması

2.1

Sistem düşük güç tüketimi tasarımı

RFID tabanlı verici ünitesi modülündeki güç kaynağı modülü

Bu kesindir, bu nedenle sistemin uzun süre istikrarlı bir şekilde çalışabilmesini sağlamak için

Sistemin çalışabilmesi için düşük güç tüketimine göre tasarlanması gerekir. Sistem düşük güç tüketimi

Tasarım, donanım tasarımı ve yazılım tasarımını içerir; özellikle de 2. maddeyi kapsar.

bakış açısı:

(1) Çekirdek kontrol cihazının seçimi

Bu tasarımda seçilen çekirdek

Kontrol ünitesi, birden fazla düşük güç moduna sahip olan MSP430F413'tür.

Sistemin uzun vadeli çalışma gereksinimlerini karşılayın. 2,2 V güç kaynağı ile,

MSP430F413 bekleme modunda ve kapatma modunda 0,5 μA akım tüketir.

(RAM saklama) akımı 0,1 μA'dır, ultra düşük güçte çalışma modu akımı.

Akım 230 μA'dır. Bu nedenle, pratik uygulamalarda, iletim ünitesi modülü şöyledir:

Normal çalışma sırasında güç tüketimi çok düşüktür;

(2) Yazılım tasarımı Sistemin uzun vadeli hedeflere ulaşabilmesini sağlamak için

Sistemin belirli bir süre boyunca sürekli çalışması sonucunda ultra düşük hızlara girmeye başlar.

Yazılım tasarımında kendi saat sistemine dayalı güç tüketimi çalışma modu.

Zamanı ayarlamak için, harici düğme girişini kesintiye uğratmadan girin.

Bekleme modu ve tasarlanmış aktif uyandırma düğmesi yeraltında çalışmaya yardımcı olabilir.

Personel, sistemi kullanırken anında bekleme modundan düşük güç moduna geçirebilir.

Tüketim odaklı çalışma modu. Bu, yalnızca yer altı kurtarma çalışmalarının ihtiyaçlarını karşılamakla kalmaz, aynı zamanda

Bu durum aynı zamanda sistemin bekleme modunda çalışmaya devam etmesi için de koşullar yaratır.