İlgili istatistiklere göre, ülkede kömür madenlerindeki iş kazalarından kaynaklanan can kayıplarının sayısı, iş kazalarının başında geliyor.

Madenin altındaki tüneller karmaşık ve kurtarma çalışmalarının yürütülmesinde birçok zorluk var. Aynı zamanda kömür madenlerinde personelin yer altında yönetimi yerdeki yönetimden farklıdır. Bir yandan personelin yer altında konumlandırılması tünel ile sınırlı olduğundan birçok personel konumlandırma teknolojisi gerçekleştirilememekte; Öte yandan yeraltındaki personel konumlandırma teknolojisi, daha yüksek anti-parazit gerektirir. . Kömür madeninde yeraltında bir kaza meydana geldiğinde en sık kullanılan arama kurtarma yöntemi kızılötesi dedektörlerdir. Kızılötesi dedektörleri kullanma prensibi, konumlandırma ve kurtarma amacına ulaşmak için insan vücudu tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu tespit etmektir. Bununla birlikte, kömür madenlerindeki güvenlik önlemlerinin eksikliği nedeniyle, gazın varlığı kızılötesi yayılımın zayıflamasına neden olacak ve aynı zamanda yeraltındaki diğer kızılötesi ısı kaynaklarından gelen girişime de duyarlı olacak ve bu da onu gerçek kullanımda daha az verimli hale getirecek. Kızılötesi dedektörlerin yanı sıra yaşam dedektörleri de yaygın olarak kullanılmaktadır. İnsanların yerini tespit etmek için esas olarak insan kalbinin yaydığı ultra düşük frekanslı dalgaları tespit ediyorlar. Mikrodalgaların nüfuz etme yeteneği güçlüdür ancak kalp atışları zayıf olan bazı kişileri de tespit edebilirler. bazı problemler. Bu durumda yeraltı kömür madeni personeli için gerçek zamanlı konumlama yapabilen bir cihaz geliştirildi. Normal çalışma sırasında personelin günlük yönetimini çözmek ve iş verimliliğini artırmak için kullanılabilir; Bir kaza meydana geldiğinde, bu cihaz mahsur kalan personelin yerini hemen tespit etmek için kullanılabilir. Bu makale, bundan sonra RFID kurtarma konum belirleme cihazı olarak anılacak olan, RFID teknolojisine dayalı, yeraltı personeli için bir konum belirleme cihazı önermektedir. Bu cihaz takılabilir ve boyutu küçüktür ve yer altı kurtarma çalışmalarının gerekli bir bileşeni olarak kullanılabilir.

1

Genel sistem tasarımı

1.1

Tasarım gereksinimleri analizi

RFID kurtarma konumlandırma cihazını tasarlamadan önce, yer altı kömür madeni personelinin konumlandırma ihtiyaçlarını ve teknik özelliklerini analiz etmek gerekir.

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

(1) Kendi güç kaynağıyla birlikte gelir ve uzun çalışma saatleri vardır

Yer altı dikkate alındığında

Personelin normal işte çalışma süresinin uzunluğu ve kurtarma operasyonlarının zamanlılığı

performans, dolayısıyla sistemin 48 saatten fazla çalışabilmesi gerekir;

Özet: Karmaşık yeraltı ortamı ve kızılötesi tespit ve can tespit cihazlarının uygulanması nedeniyle, kömür madenlerinde güvenli kurtarma birçok soruna maruz kalmaktadır.

Sınırlama, kömür madeni kurtarmaya yönelik yer altı personel konumlandırma cihazının geliştirilmesi çok önemli bir rol oynamaktadır. RFID teknolojisine dayalı bir yöntem önerdi

Kömür madeni yer altı konumlandırma sistemlerinin ihtiyaçları analiz edilerek sistemin gönderme modülü ve alma modülü belirlendi.

Tasarım önerildi, düşük güçlü bir sistem tasarım yöntemi önerildi, RFID personel konumlandırma teknolojisindeki RSSI konumlandırma algoritması ve KWWN algoritması anlatıldı ve yer altı personelinin konumunu belirlemek için hibrit bir algoritma önerildi. Bir simülasyon ortamı oluşturulup simüle edildi ve K değeri değiştirildi. K=4 olduğunda personel konumlandırma hata değeri en küçük olur ve sistem kömür madenlerinde yer altı kurtarma konumlandırma ihtiyaçlarını karşılayabilir.

(2) Yüksek güvenilirlik ve parazit önleme. Kaza sırasında ve sonrasında zorlu yeraltı ortamı, 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 çoklu kullanıcı yönetimini destekleyin. Büyük kömür madenlerinde genellikle 100'den fazla yeraltı işçisi bulunmaktadır. Tasarım dikkate alındığında

Bir marj kaldı, bu nedenle RFID kurtarma konumlandırma cihazının kullanıcı bilgilerini saklayabilmesi ve 150 kişi için kullanıcı yönetimi işlevlerini destekleyebilmesi gerekiyor.

1.2

Genel sistem tasarımı

RFID teknolojisi, esas olarak uzaydaki radyo frekansı sinyallerinin eşleşmesi yoluyla gerçekleştirilen nispeten olgun bir kablosuz radyo frekansı iletişim teknolojisidir.

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

RFID teknolojisine dayalı kurtarma konumlandırma cihazının genel tasarımı iki bölüme ayrılmıştır. Bir parçası yeraltı personelinin vücuduna takılan bir vericidir.

Birim modülünün diğer kısmı sinyalleri almaya yönelik alıcı modüldür.

(1) Başlatma ünitesi modülü

Verici ünitesi modül tasarımının genel blok şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. Şekil 1 RFID'ye dayalı verici ünitesinin modül şeması

RFID verici ünite modülü tasarımı, STC mikrokontrolcüsü, düğmeler, etiket bilgileri ön depolaması, SPI arayüzü, radyo frekansı bilgisi gönderme modülü ve güç modülü vb. içerir.

①STC mikrodenetleyici Mikrodenetleyici temel kontrol ünitesidir. Uygular

Sıfırlama düğmesi ve işlev düğmesi girişinin tespiti artık uygulanmıştır ve ayrıca

Etiket bilgilerinin önceden saklanması. MSP430F413 mikrodenetleyicisini seçin, çekirdek

Besleme voltajı 3,3 V'tur;

②Düğme

Buton, kurtarma konumlandırma fonksiyonunun gerçekleştirilmesinde önemli bir faktördür.

Sıfırlama düğmesi ve işlev düğmesi dahil öğeler, sıfırlama düğmesi yardım sistemi

Anormal çalışırken başlangıç ​​durumu geri yüklenebilir ve işlev düğmesi

Basıldığında bir tehlike sinyali gönderir;

③Etiket bilgilerinin önceden saklanması. Bu işlev önceden yer altı istatistiklerini kullanır.

Çalışanla ilgili bilgiler, yaş, cinsiyet, boy ve altta yatan hastalıkların olup olmadığı

vb., bu bilgiyi ikili bilgiye dönüştürün ve FLASH'da saklayın.

128 MB kapasiteli K9F1G08U0'u seçin. muhtaç

Bilgi gönderilirken STC mikrokontrolcüsü ilk olarak FLASH'daki fazı okur.

bilgi ve son olarak bilgi, radyo frekansı bilgi gönderme modülü aracılığıyla gönderilir;

④SPI arayüzü

SPI arayüzü bir mikrodenetleyici ve radyo frekansı bilgi iletimidir

Modüller arasında iletişim arayüzü gönderin;

⑤RF bilgi gönderme modülü

STC mikrodenetleyici SPI'den bu yana

İletişim sinyali voltajı, iletilen son sinyalle eşleşmiyor, bu nedenle

Sentez için gerekli frekansın gerçekleştirilmesi ve sinyalin modüle edilmesi ve demodüle edilmesi gerekir,

Son olarak sinyal güçlendirilir ve gönderilir;

⑥Güç modülü Güç modülünün göstergesi yeraltında kurtarma sağlamak içindir

Yazılımdaki sinyal iletim ünitesi modülüne ek olarak temel faktörler

Güç yönetimine ek olarak güç modülünün de bağımsız olarak tasarlanması gerekir, böylece

Genel güç kaynağı voltajı sabittir ve sürekli çalışma süresi 48 saati aşmaktadır.

(2) Alıcı modül tasarımı

Alıcı modül hala çekirdek kontrol olarak STC mikro denetleyicisini kullanıyor

modülasyon ve demodülasyon sonrasında etiket bilgileri RS232 iletişimi yoluyla gönderilir.

STC mikro denetleyicisine gönderin. STC mikro denetleyicisi RFID etiket bilgilerini saklar.

FLASH'a kaydedin, harici düğme komutunun geçiş için LCD'yi kullanmasını bekleyin

Mikrodenetleyici tarafından işlenen kullanıcı etiketi bilgileri görüntülenir ve güç modülü

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

Meta modül Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2 RFID tabanlı alıcı ünite modül şeması

2

Düşük güç tüketimi tasarımı ve personel konumlandırma uygulaması

2.1

Sistem düşük güç tüketimi tasarımı

RFID tabanlı verici ünitesi modülündeki güç kaynağı modülü

kesindir, dolayısıyla sistemin uzun süre stabil çalışabilmesi için

Sistemin çalışabilmesi için düşük güç tüketimine göre tasarlanmış olması gerekir. Sistem düşük güç tüketimi

Tasarım, donanım tasarımını ve yazılım tasarımını içerir; özellikle 2

bakış açısı:

(1) Çekirdek denetleyicinin seçimi

Bu tasarımda seçilen çekirdek

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

Sistemin uzun vadeli çalışmasını karşılayın. 2,2 V beslemeyle,

MSP430F413 bekleme modunda, kapatma modunda akım 0,5 μA

(RAM tutma) akımı 0,1 μA, ultra düşük güçte çalışma modu akımı

Akış 230 μA'dır. Bu nedenle pratik uygulamalarda verici birim modülü

Normal çalışma sırasında güç çok düşüktür;

(2) Yazılım tasarımı Sistemin uzun vadede başarılı olabileceğini gerçekleştirmek için

bir süre boyunca sürekli çalışma, böylece sistem ultra düşük seviyelere girmeye başlar

Yazılım tasarımında kendi saat sistemini temel alan güç tüketimi çalışma modu

Zamanı harici tuş girişi kesintisi olmadan girin

Bekleme modu ve tasarlanan aktif uyandırma düğmesi yeraltında yardımcı olabilir

Personel, sistemi kullanırken anında bekleme durumundan düşük güce geçirebilir.

tüketim çalışma modu. Bu sadece yer altı kurtarma ihtiyaçlarını karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda

Ayrıca sistemin beklemede çalışmaya devam etmesi için koşullar yaratır.