De acordo com estatísticas relevantes, o número de vítimas causadas por acidentes de segurança nas minas de carvão está na vanguarda dos acidentes de segurança no país.

Os túneis sob a mina são complexos e há muitas dificuldades na realização de trabalhos de resgate. Ao mesmo tempo, a gestão do pessoal subterrâneo nas minas de carvão é diferente da gestão no terreno. Por um lado, o posicionamento do pessoal no subsolo é limitado pelo túnel, de modo que muitas tecnologias de posicionamento de pessoal não podem ser realizadas; por outro lado, a tecnologia de posicionamento de pessoal no subsolo requer maior anti-interferência. . Quando ocorre um acidente subterrâneo em uma mina de carvão, o método de busca e resgate mais comumente usado são os detectores infravermelhos. O princípio da utilização de detectores infravermelhos é detectar a radiação infravermelha emitida pelo corpo humano para atingir o objetivo de posicionamento e resgate. No entanto, devido à falta de medidas de segurança nas minas de carvão, a presença de gás fará com que a propagação do infravermelho enfraqueça, e também é suscetível à interferência de outras fontes de calor infravermelho subterrâneas, tornando-o menos eficiente no uso real. Além dos detectores infravermelhos, detectores de vida também são comumente usados. Eles detectam principalmente as ondas de frequência ultrabaixa emitidas pelo coração humano para localizar pessoas. As microondas têm forte penetrabilidade, mas também podem detectar algumas pessoas com batimentos cardíacos fracos. alguns problemas. Nesta situação, um dispositivo capaz de posicionamento em tempo real foi desenvolvido para o pessoal das minas subterrâneas de carvão. Pode ser utilizado para resolver a gestão diária de pessoal e melhorar a eficiência do trabalho durante o trabalho normal; quando ocorre um acidente, este dispositivo pode ser usado para localizar imediatamente o pessoal preso. Este artigo propõe um dispositivo de localização para pessoal subterrâneo baseado na tecnologia RFID, doravante denominado dispositivo de localização de resgate RFID. Este dispositivo pode ser usado e é de tamanho pequeno, podendo ser usado como um componente necessário do trabalho de resgate subterrâneo.

1

Projeto geral do sistema

1.1

Análise de requisitos de projeto

Antes de projetar o dispositivo de posicionamento de resgate RFID, é necessário analisar as necessidades de posicionamento e as características técnicas do pessoal da mina subterrânea de carvão.

Finalmente, um projeto detalhado do sistema pode ser feito. Após análise detalhada, 3 requisitos devem ser atendidos:

(1) Vem com fonte de alimentação própria e tem longas horas de trabalho

Considerando o subterrâneo

O período de tempo que o pessoal trabalha em trabalho normal e a oportunidade das operações de resgate

desempenho, portanto o sistema deve ser capaz de funcionar por mais de 48 horas;

Resumo: Devido ao complexo ambiente subterrâneo e à aplicação de instrumentos de detecção infravermelha e de detecção de vida, o resgate seguro em minas de carvão está sujeito a muitos problemas.

Limitação, o desenvolvimento de um dispositivo subterrâneo de posicionamento de pessoal para resgate em minas de carvão desempenha um papel muito importante. propôs um método baseado na tecnologia RFID

Com base na análise das necessidades dos sistemas de posicionamento subterrâneo de minas de carvão, o módulo de envio e o módulo de recebimento do sistema foram

O projeto foi proposto, um método de projeto de sistema de baixo consumo de energia foi proposto, o algoritmo de posicionamento RSSI e o algoritmo KWWN na tecnologia de posicionamento de pessoal RFID foram expostos e um algoritmo híbrido foi proposto para localizar pessoal subterrâneo. Um ambiente de simulação foi construído e simulado, e o valor K foi alterado. Quando K = 4, o valor do erro para posicionamento de pessoal é o menor e o sistema pode atender às necessidades de posicionamento de resgate subterrâneo em minas de carvão.

(2) Alta confiabilidade e anti-interferência. Devido ao ambiente subterrâneo hostil, à alta umidade e às muitas fontes de interferência durante e após o acidente, o

O dispositivo de posicionamento de resgate RFID precisa ter um alto grau de confiabilidade e anti-interferência;

(3) Armazene informações do usuário e suporte ao gerenciamento multiusuário. Geralmente há mais de 100 trabalhadores subterrâneos em grandes minas de carvão. Considerando o design

Ainda há uma margem, então o dispositivo de posicionamento de resgate RFID deve ser capaz de armazenar informações do usuário e suportar funções de gerenciamento de usuários para 150 pessoas.

1.2

Projeto geral do sistema

A tecnologia RFID é uma tecnologia de comunicação de radiofrequência sem fio relativamente madura, que é realizada principalmente através do fenômeno de acoplamento de sinais de radiofrequência no espaço.

Transmissão de informações. A tecnologia RFID é amplamente utilizada em áreas como identificação de etiquetas de produtos e antifurto eletrônico. No sistema de posicionamento podem ser marcados animais e carros. As aplicações típicas incluem marcação de animais de estimação, gerenciamento de resíduos médicos, etc.

O design geral do dispositivo de posicionamento de resgate baseado na tecnologia RFID é dividido em duas partes. Uma parte é um transmissor usado no corpo do pessoal subterrâneo.

A outra parte do módulo da unidade é o módulo receptor para receber sinais.

(1) Módulo da unidade de lançamento

O diagrama de blocos geral do projeto do módulo da unidade transmissora é mostrado na Figura 1. Figura 1 Diagrama do módulo da unidade transmissora baseada em RFID

O design do módulo da unidade de transmissão RFID inclui microcontrolador STC, botões, pré-armazenamento de informações de tags, interface SPI, módulo de envio de informações de radiofrequência e módulo de potência, etc.

①Microcontrolador STC O microcontrolador é a unidade de controle central. Ele implementa

A detecção do botão de reset e da entrada do botão de função agora está implementada e também realiza

Pré-armazenamento de informações de tags. Selecione o microcontrolador MSP430F413, núcleo

A tensão de alimentação é 3,3 V;

②Botão

O botão é um fator importante na realização da função de posicionamento de resgate.

Elementos, incluindo botão de reinicialização e botão de função, sistema de ajuda do botão de reinicialização em

O estado inicial pode ser restaurado ao funcionar de forma anormal e o botão de função pode ser

Envia um sinal de socorro quando pressionado;

③Pré-armazenamento de informações do rótulo. Esta função usa estatísticas subterrâneas antecipadamente.

Informações relacionadas aos funcionários, idade, sexo, altura e se há doenças subjacentes

etc., converta essas informações em informações binárias e armazene-as em FLASH

, selecione K9F1G08U0 com capacidade de 128 MB. em necessidade

Ao enviar informações, o microcontrolador STC primeiro lê a fase em FLASH.

informações e, finalmente, as informações são enviadas através do módulo de envio de informações por radiofrequência;

④Interface SPI

A interface SPI é um microcontrolador e transmissão de informações por radiofrequência

Enviar interface de comunicação entre módulos;

⑤Módulo de envio de informações RF

Desde o microcontrolador STC SPI

A tensão do sinal de comunicação não corresponde ao sinal final transmitido, portanto

É necessário perceber a frequência necessária para a síntese e modular e desmodular o sinal,

Finalmente, o sinal é amplificado e enviado;

⑥Módulo de potência O indicador do módulo de potência serve para garantir resgate subterrâneo

Os principais fatores, além do módulo da unidade de transmissão de sinal no software

Além do gerenciamento de energia, o módulo de energia também precisa ser projetado de forma independente para que

A tensão geral da fonte de alimentação é estável e o tempo de trabalho contínuo excede 48 horas.

(2) Design do módulo de recepção

O módulo receptor ainda usa o microcontrolador STC como controle central

unidade, as informações do tag são enviadas através da comunicação RS232 após modulação e demodulação.

Envie-o para o microcontrolador STC. O microcontrolador STC armazena as informações da etiqueta RFID.

Armazene em FLASH, aguarde o comando do botão externo para usar o LCD para passar

As informações da etiqueta do usuário processadas pelo microcontrolador são exibidas e o módulo de potência

O bloco é responsável pela alimentação de todo o módulo receptor. Recibo baseado em RFID

O metamódulo é mostrado na Figura 2.

Figura 2 Diagrama do módulo da unidade receptora baseada em RFID

2

Projeto de baixo consumo de energia e implementação de posicionamento de pessoal

2.1

Design de baixo consumo de energia do sistema

Módulo de fonte de alimentação em módulo de unidade transmissora baseado em RFID

é certo, portanto, para garantir que o sistema possa funcionar de forma estável por um longo tempo

Para funcionar, o sistema deve ser projetado para baixo consumo de energia. Baixo consumo de energia do sistema

O design inclui design de hardware e design de software, incluindo especificamente 2

aspecto:

(1) Seleção do controlador principal

O núcleo escolhido neste design

O controlador é MSP430F413, que possui vários modos de baixo consumo de energia que podem

Conheça o trabalho de longo prazo do sistema. Com uma alimentação de 2,2 V,

Corrente MSP430F413 0,5 μA em modo de espera, modo de desligamento

(retenção de RAM) a corrente é de 0,1 μA, corrente de modo de execução de energia ultrabaixa

O fluxo é de 230 μA. Portanto, em aplicações práticas, o módulo da unidade transmissora é

A potência é muito baixa durante a operação normal;

(2) Design de software Para perceber que o sistema pode alcançar resultados de longo prazo

operação contínua por um período de tempo, então o sistema começa a entrar em ultra-baixo

Modo de operação de consumo de energia, baseado em seu próprio sistema de relógio no design de software

Para cronometrar, entre sem interrupção de entrada de botão externo

O modo de espera e o botão de despertar ativo projetado podem ajudar no subsolo

O pessoal pode colocar imediatamente o sistema do estado de espera para baixo consumo de energia ao usá-lo.

modo de trabalho de consumo. Isto não só atende às necessidades de resgate subterrâneo, mas também

Também cria condições para que o sistema continue a realizar o trabalho de espera.