Según estadísticas relevantes, el número de víctimas causadas por accidentes de seguridad en las minas de carbón está a la vanguardia de los accidentes de seguridad en el país.

Los túneles bajo la mina son complejos y existen muchas dificultades para realizar las labores de rescate. Al mismo tiempo, la gestión del personal bajo tierra en las minas de carbón es diferente de la gestión sobre el terreno. Por un lado, el posicionamiento del personal bajo tierra está limitado por el túnel, por lo que muchas tecnologías de posicionamiento del personal no se pueden implementar; por otro lado, la tecnología de posicionamiento del personal bajo tierra requiere una mayor antiinterferencia. . Cuando ocurre un accidente bajo tierra en una mina de carbón, el método de búsqueda y rescate más utilizado son los detectores de infrarrojos. El principio del uso de detectores de infrarrojos es detectar la radiación infrarroja emitida por el cuerpo humano para lograr el propósito de posicionamiento y rescate. Sin embargo, debido a la falta de medidas de seguridad en las minas de carbón, la presencia de gas debilitará la propagación del infrarrojo y también es susceptible a la interferencia de otras fuentes de calor infrarrojo subterráneas, lo que lo hace menos eficiente en el uso real. Además de los detectores de infrarrojos, también se utilizan habitualmente detectores de vida. Detectan principalmente las ondas de frecuencia ultrabaja emitidas por el corazón humano para localizar a las personas. Las microondas tienen una gran penetrabilidad, pero también pueden detectar a algunas personas con latidos cardíacos débiles. algunos problemas. Ante esta situación, se ha desarrollado un dispositivo capaz de realizar posicionamiento en tiempo real para el personal de las minas de carbón subterráneas. Se puede utilizar para solucionar la gestión diaria del personal y mejorar la eficiencia laboral durante el trabajo normal; Cuando ocurre un accidente, este dispositivo se puede utilizar para localizar rápidamente al personal atrapado. En este artículo se propone un dispositivo de localización de personal subterráneo basado en tecnología RFID, en adelante denominado dispositivo de localización de rescate RFID. Este dispositivo se puede usar y es de tamaño pequeño, y puede usarse como un componente necesario en el trabajo de rescate subterráneo.

1

Diseño general del sistema

1.1

Análisis de requisitos de diseño.

Antes de diseñar el dispositivo de posicionamiento de rescate RFID, es necesario analizar las necesidades de posicionamiento y las características técnicas del personal de las minas de carbón subterráneas.

Finalmente, se puede realizar un diseño detallado del sistema. Después de un análisis detallado, se deben cumplir 3 requisitos:

(1) Viene con su propia fuente de alimentación y tiene largas jornadas de trabajo.

Considerando el metro

La duración del tiempo que el personal trabaja en el trabajo normal y la puntualidad de las operaciones de rescate.

rendimiento, por lo que el sistema debe poder funcionar durante más de 48 horas;

Resumen: Debido al complejo entorno subterráneo y la aplicación de instrumentos de detección de vida y de detección infrarroja, el rescate de seguridad en las minas de carbón está sujeto a muchos problemas.

Como limitación, el desarrollo de un dispositivo subterráneo de posicionamiento de personal para el rescate en minas de carbón juega un papel muy importante. propuso un método basado en la tecnología RFID

Basado en el análisis de las necesidades de los sistemas de posicionamiento subterráneo de las minas de carbón, el módulo de envío y el módulo de recepción del sistema fueron

Se propuso el diseño, se propuso un método de diseño de sistema de baja potencia, se expusieron el algoritmo de posicionamiento RSSI y el algoritmo KWWN en la tecnología de posicionamiento de personal RFID y se propuso un algoritmo híbrido para localizar al personal subterráneo. Se construyó y simuló un entorno de simulación y se cambió el valor de K. Cuando K=4, el valor de error para el posicionamiento del personal es el más pequeño y el sistema puede satisfacer las necesidades del posicionamiento de rescate subterráneo en las minas de carbón.

(2) Alta confiabilidad y antiinterferencias. Debido al duro entorno subterráneo, la alta humedad y muchas fuentes de interferencia durante y después del accidente, el

El dispositivo de posicionamiento de rescate RFID debe tener un alto grado de confiabilidad y antiinterferencias;

(3) Almacenar información del usuario y admitir la gestión multiusuario. En las grandes minas de carbón hay generalmente más de 100 trabajadores subterráneos. Teniendo en cuenta el diseño

Queda un margen, por lo que el dispositivo de posicionamiento de rescate RFID debe poder almacenar información del usuario y admitir funciones de gestión de usuarios para 150 personas.

1.2

Diseño general del sistema

La tecnología RFID es una tecnología de comunicación por radiofrecuencia inalámbrica relativamente madura, que se realiza principalmente mediante el fenómeno de acoplamiento de señales de radiofrecuencia en el espacio.

Transmisión de información. La tecnología RFID se utiliza ampliamente en campos como la identificación de etiquetas de productos y el antirrobo electrónico. En el sistema de posicionamiento se pueden marcar animales y coches. Las aplicaciones típicas incluyen marcado de mascotas, gestión de residuos médicos, etc.

El diseño general del dispositivo de posicionamiento de rescate basado en tecnología RFID se divide en dos partes. Una parte es un transmisor que lleva el personal subterráneo.

La otra parte del módulo unitario es el módulo receptor para recibir señales.

(1) Módulo de unidad de lanzamiento

El diagrama de bloques general del diseño del módulo de la unidad transmisora ​​se muestra en la Figura 1. Figura 1 Diagrama del módulo de la unidad transmisora ​​basada en RFID

El diseño del módulo de la unidad transmisora ​​RFID incluye un microcontrolador STC, botones, prealmacenamiento de información de etiquetas, interfaz SPI, módulo de envío de información por radiofrecuencia y módulo de alimentación, etc.

①Microcontrolador STC El microcontrolador es la unidad de control central. implementa

La detección de la entrada del botón de reinicio y del botón de función ahora está implementada y también realiza

Almacenamiento previo de la información de las etiquetas. Seleccione el microcontrolador MSP430F413, núcleo

La tensión de alimentación es de 3,3 V;

②Botón

El botón es un factor importante para realizar la función de posicionamiento de rescate.

Elementos, incluido el botón de reinicio y el botón de función, sistema de ayuda del botón de reinicio en

El estado inicial se puede restaurar cuando funciona de manera anormal y el botón de función se puede

Envía una señal de socorro cuando se presiona;

③Prealmacenamiento de la información de la etiqueta. Esta función utiliza estadísticas subterráneas de antemano.

Información relacionada con el empleado, edad, sexo, altura y si existen enfermedades subyacentes.

etc., convierta esta información en información binaria y guárdela en FLASH

, seleccione K9F1G08U0 con una capacidad de 128 MB. en necesidad

Al enviar información, el microcontrolador STC primero lee la fase en FLASH.

información, y finalmente la información se envía a través del módulo de envío de información por radiofrecuencia;

④Interfaz SPI

La interfaz SPI es un microcontrolador y transmisión de información por radiofrecuencia.

Enviar interfaz de comunicación entre módulos;

⑤Módulo de envío de información RF

Desde el microcontrolador STC SPI

El voltaje de la señal de comunicación no coincide con la señal final transmitida, por lo que

Es necesario realizar la frecuencia requerida para la síntesis y modular y demodular la señal,

Finalmente, la señal se amplifica y envía;

⑥Módulo de energía El indicador del módulo de energía es para garantizar el rescate subterráneo.

Los factores clave, además del módulo de la unidad transmisora ​​de señales en el software

Además de la administración de energía, el módulo de energía también debe diseñarse de forma independiente para que

El voltaje general de la fuente de alimentación es estable y el tiempo de trabajo continuo supera las 48 horas.

(2) Diseño del módulo receptor

El módulo receptor todavía utiliza el microcontrolador STC como control central.

unidad, la información de la etiqueta se envía a través de comunicación RS232 después de la modulación y demodulación.

Envíelo al microcontrolador STC. El microcontrolador STC almacena la información de la etiqueta RFID.

Almacenar en FLASH, esperar a que pase el comando del botón externo para usar la pantalla LCD

Se muestra la información de la etiqueta de usuario procesada por el microcontrolador y el módulo de alimentación

El bloque es responsable del suministro de energía de todo el módulo receptor. Recibo basado en RFID

El metamódulo se muestra en la Figura 2.

Figura 2 Diagrama del módulo de la unidad receptora basada en RFID

2

Diseño e implementación de posicionamiento de personal de bajo consumo de energía.

2.1

Diseño del sistema de bajo consumo de energía.

Módulo de fuente de alimentación en módulo de unidad transmisora ​​basada en RFID

es seguro, por lo que para garantizar que el sistema pueda funcionar de manera estable durante mucho tiempo

Para funcionar, el sistema debe estar diseñado para un bajo consumo de energía. Sistema de bajo consumo de energía.

El diseño incluye el diseño de hardware y el diseño de software, incluyendo específicamente 2

aspecto:

(1) Selección del controlador central

El núcleo elegido en este diseño

El controlador es MSP430F413, que tiene múltiples modos de bajo consumo que pueden

Cumplir con el trabajo a largo plazo del sistema. Con una alimentación de 2,2 V,

MSP430F413 corriente 0,5 μA en modo de espera, modo de apagado

(retención de RAM) la corriente es de 0,1 μA, corriente en modo de funcionamiento de potencia ultrabaja

El flujo es de 230 μA. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, el módulo de la unidad transmisora ​​es

La potencia es muy baja durante el funcionamiento normal;

(2) Diseño de software Para darse cuenta de que el sistema puede lograr resultados a largo plazo

funcionamiento continuo durante un período de tiempo, por lo que el sistema comienza a entrar en niveles ultrabajos.

Modo de funcionamiento de consumo de energía, basado en su propio sistema de reloj en el diseño de software.

Para cronometrar, ingresar sin interrupción de entrada con botón externo

El modo de espera y el botón de despertador activo diseñado pueden ayudar bajo tierra

El personal puede poner inmediatamente el sistema del estado de espera a bajo consumo cuando lo utiliza.

Modo de trabajo de consumo. Esto no sólo satisface las necesidades del rescate subterráneo, sino también

También crea las condiciones para que el sistema continúe realizando el trabajo en espera.