A vonatkozó statisztikák szerint a szénbányákban bekövetkezett biztonsági balesetek okozta áldozatok száma az ország biztonsági baleseteinek élvonalában van.

A bánya alatti alagutak összetettek, és a mentési munkálatok végrehajtása számos nehézséggel jár. Ugyanakkor a szénbányákban a föld alatti személyzet irányítása eltér a földi irányítástól. Egyrészt a személyzet föld alatti elhelyezését korlátozza az alagút, így sok személyzeti pozicionálási technológia nem valósítható meg; másrészt a föld alatti személyzeti pozicionálási technológia nagyobb zavarvédelmi követelményeket igényel. Amikor baleset történik a föld alatt egy szénbányában, a leggyakrabban használt kutatási és mentési módszer az infravörös detektorok. Az infravörös detektorok használatának elve az emberi test által kibocsátott infravörös sugárzás érzékelése a pozicionálás és a mentés céljának elérése érdekében. A szénbányákban azonban a biztonsági intézkedések hiánya miatt a gáz jelenléte gyengíti az infravörös terjedést, és érzékeny más föld alatti infravörös hőforrásokból származó interferenciára is, így a tényleges használat kevésbé hatékony. Az infravörös detektorok mellett az életérzékelőket is gyakran használják. Ezek főként az emberi szív által kibocsátott ultraalacsony frekvenciájú hullámokat érzékelik az emberek megtalálásához. A mikrohullámú sütők erős behatolóképességgel rendelkeznek, de bizonyos problémákkal küzdő embereket is képesek érzékelni. Ebben a helyzetben kifejlesztettek egy valós idejű helymeghatározásra képes eszközt a földalatti szénbányák személyzete számára. Ez a készülék felhasználható a személyzet napi irányításának megoldására és a munka hatékonyságának javítására a normál munkavégzés során; baleset esetén ez az eszköz felhasználható a csapdába esett személyzet gyors megtalálására. Ez a cikk egy RFID technológián alapuló helymeghatározó eszközt javasol a földalatti személyzet számára, a továbbiakban RFID mentőhelymeghatározó eszközként. Ez az eszköz viselhető és kis méretű, és a földalatti mentési munkálatok szükséges elemeként használható.

1

Teljes rendszertervezés

1.1

Tervezési követelmények elemzése

Az RFID mentőhely-meghatározó eszköz megtervezése előtt elemezni kell a földalatti szénbányák személyzetének pozicionálási igényeit és műszaki jellemzőit.

Végül elkészíthető egy részletes rendszerterv. A részletes elemzés után 3 követelménynek kell teljesülnie:

(1) Saját tápegységgel rendelkezik, és hosszú üzemidővel rendelkezik

Figyelembe véve a földalattit

A személyzet normál munkaidejének hossza és a mentési műveletek időszerűsége

teljesítmény, tehát a rendszernek több mint 48 órán át képesnek kell lennie működni;

Absztrakt: A komplex földalatti környezet, valamint az infravörös érzékelő és életfelderítő műszerek alkalmazása miatt a szénbányákban a biztonsági mentés számos problémának van kitéve.

Korlátozásként a szénbányák mentéséhez használt földalatti személyzeti helymeghatározó eszköz fejlesztése nagyon fontos szerepet játszik. RFID technológián alapuló módszert javasolt.

A szénbányák földalatti helymeghatározó rendszereinek igényeinek elemzése alapján a rendszer küldő és vevő modulját

Javaslatot tettek a tervre, egy alacsony fogyasztású rendszertervezési módszert javasoltak, ismertették az RSSI pozicionáló algoritmust és a KWWN algoritmust az RFID személyzeti pozicionáló technológiában, valamint egy hibrid algoritmust javasoltak a föld alatti személyzet helymeghatározására. Szimulációs környezetet építettek és szimuláltak, és a K értéket megváltoztatták. Amikor K=4, a személyzet pozicionálásának hibaértéke a legkisebb, és a rendszer képes kielégíteni a szénbányák földalatti mentési pozicionálási igényeit.

(2) Nagy megbízhatóság és zavarállóság. A baleset alatti és utáni zord földalatti környezet, a magas páratartalom és a számos zavarforrás miatt a

Az RFID mentési helymeghatározó eszköznek nagyfokú megbízhatósággal és interferencia-mentességgel kell rendelkeznie;

(3) Felhasználói adatok tárolása és többfelhasználós kezelés támogatása. A nagy szénbányákban általában több mint 100 földalatti munkás dolgozik. A tervezést figyelembe véve

Van egy kis mozgástér, így az RFID mentési helymeghatározó eszköznek képesnek kell lennie a felhasználói adatok tárolására és 150 fő felhasználókezelési funkcióinak támogatására.

1.2

Teljes rendszertervezés

Az RFID technológia egy viszonylag fejlett vezeték nélküli rádiófrekvenciás kommunikációs technológia, amely főként a rádiófrekvenciás jelek térbeli csatolási jelenségén keresztül valósul meg.

Információtovábbítás. Az RFID technológiát széles körben alkalmazzák olyan területeken, mint a termékcímke-azonosítás és az elektronikus lopásgátlás. A helymeghatározó rendszerben állatok és autók is megjelölhetők. Tipikus alkalmazások közé tartozik a háziállatok megjelölése, az orvosi hulladékkezelés stb.

Az RFID technológián alapuló mentőpozicionáló eszköz teljes kialakítása két részre oszlik. Az egyik rész egy jeladó, amelyet a földalatti személyzet testén viselnek.

Az egységmodul másik része a vevőmodul, amely a jelek vételére szolgál.

(1) Indítóegység modul

Az adóegység moduljának teljes blokkdiagramját az 1. ábra mutatja. 1. ábra Az RFID-alapú adóegység moduldiagramja

Az RFID adóegység moduljának kialakítása magában foglalja az STC mikrovezérlőt, a gombokat, a címkeinformációk előzetes tárolását, az SPI interfészt, a rádiófrekvenciás információküldő modult és a tápegység modult stb.

①STC mikrovezérlő A mikrovezérlő a központi vezérlőegység. Megvalósítja

A reset gomb és a funkciógomb bemenetének érzékelése mostantól implementálva van, és azt is megvalósítja, hogy

Címkeinformációk előzetes tárolása. Válassza ki az MSP430F413 mikrovezérlő magját.

A tápfeszültség 3,3 V;

②Gomb

A gomb fontos tényező a mentési pozicionálási funkció megvalósításában.

Elemek, beleértve a reset gombot és a funkciógombot, a reset gomb súgórendszere

A kezdeti állapot visszaállítható rendellenes működés esetén, és a funkciógomb is használható.

Megnyomáskor vészjelzést küld;

③Címkeinformációk előzetes tárolása. Ez a funkció előzetesen felhasználja a földalatti statisztikákat.

Alkalmazottakkal kapcsolatos információk, életkor, nem, magasság, és hogy vannak-e mögöttes betegségek

stb., ezeket az információkat bináris információvá alakítjuk, és FLASH memóriában tároljuk.

, válassza a K9F1G08U0 modellt 128 MB kapacitással.

Információ küldésekor az STC mikrovezérlő először a FLASH memóriában lévő fázist olvassa be.

információt, és végül az információt a rádiófrekvenciás információküldő modulon keresztül küldik ki;

④SPI interfész

Az SPI interfész egy mikrovezérlő és rádiófrekvenciás információátviteli rendszer.

Kommunikációs interfész küldése modulok között;

⑤RF információküldő modul

Mivel az STC mikrovezérlő SPI-je

A kommunikációs jel feszültsége nem egyezik meg a végső átvitt jellel, így

Meg kell valósítani a szintézishez szükséges frekvenciát, valamint a jel modulálását és demodulálását,

Végül a jelet felerősítik és elküldik;

⑥Tápellátási modul A tápellátási modul jelzőfénye a földalatti mentés biztosítására szolgál.

A szoftverben található jelátviteli egység modul mellett a legfontosabb tényezők

Az energiagazdálkodáson kívül a teljesítménymodult is függetlenül kell megtervezni, hogy

A tápfeszültség stabil, és a folyamatos üzemidő meghaladja a 48 órát.

(2) Vevőmodul kialakítása

A vevőmodul továbbra is az STC mikrovezérlőt használja központi vezérlőként.

Az egységben a címkeinformációk RS232 kommunikáción keresztül kerülnek elküldésre moduláció és demoduláció után.

Küldd el az STC mikrovezérlőnek. Az STC mikrovezérlő tárolja az RFID-címke adatait.

Tárolás FLASH-on, várjon egy külső gombparancsra az LCD használatához

Megjelenik a mikrovezérlő által feldolgozott felhasználói címkeinformáció, és a tápegység modulja

A blokk felelős a teljes vevőmodul tápellátásáért. RFID alapú átvétel

A meta-modul a 2. ábrán látható.

2. ábra RFID-alapú vevőegység moduldiagramja

2

Alacsony energiafogyasztású személyzeti pozicionálás tervezése és megvalósítása

2.1

Alacsony energiafogyasztású rendszerkialakítás

Tápegység modul az RFID-alapú adóegység modulban

biztos, tehát annak érdekében, hogy a rendszer hosszú ideig stabilan működjön

A működéshez a rendszert alacsony energiafogyasztásra kell tervezni. Alacsony energiafogyasztású rendszer

A tervezés magában foglalja a hardvertervezést és a szoftvertervezést, konkrétan 2-t.

vonatkozás:

(1) A központi vezérlő kiválasztása

Az ebben a tervben kiválasztott mag

A vezérlő egy MSP430F413, amely több alacsony fogyasztású üzemmóddal rendelkezik, amelyek képesek

Ismerje meg a rendszer hosszú távú működését. 2,2 V-os tápegységgel,

MSP430F413 áram 0,5 μA készenléti üzemmódban, leállított üzemmódban

(RAM megtartási) áram 0,1 μA, rendkívül alacsony energiafogyasztású üzemmód áram

Az áramlás 230 μA. Ezért a gyakorlati alkalmazásokban az adóegység modulja

Normál működés közben a teljesítmény nagyon alacsony;

(2) Szoftvertervezés Annak érdekében, hogy a rendszer hosszú távon is képes legyen

folyamatos működés egy bizonyos ideig, így a rendszer ultraalacsony hőmérsékletre kezd váltani

Energiafogyasztási üzemmód, a szoftvertervezés saját órarendszerén alapulva

Időzítéshez, külső gombbemeneti megszakítás nélkül

Készenléti üzemmód és a tervezett aktív ébresztőgomb segíthet a föld alatt

A személyzet használat közben azonnal átállíthatja a rendszert készenléti állapotból alacsony energiafogyasztású állapotba.

fogyasztás üzemmód. Ez nemcsak a földalatti mentés igényeit elégíti ki, hanem

Ez megteremti a feltételeket ahhoz is, hogy a rendszer továbbra is készenléti üzemmódban működjön.