Secondo le statistiche disponibili, il numero di vittime causate da incidenti sul lavoro nelle miniere di carbone è al primo posto tra gli incidenti sul lavoro nel paese.

Le gallerie sotto la miniera sono complesse e le operazioni di soccorso presentano numerose difficoltà. Allo stesso tempo, la gestione del personale nelle miniere di carbone è diversa da quella in superficie. Da un lato, il posizionamento del personale sottoterra è limitato dalla struttura delle gallerie, pertanto molte tecnologie di localizzazione non sono applicabili; dall'altro, la tecnologia di localizzazione sotterranea richiede una maggiore resistenza alle interferenze. In caso di incidente in una miniera di carbone, il metodo di ricerca e soccorso più comunemente utilizzato è quello dei rilevatori a infrarossi. Il principio di funzionamento dei rilevatori a infrarossi si basa sul rilevamento delle radiazioni infrarosse emesse dal corpo umano per localizzare e soccorrere le persone. Tuttavia, a causa della mancanza di misure di sicurezza nelle miniere di carbone, la presenza di gas indebolisce la propagazione degli infrarossi e i rilevatori sono soggetti a interferenze da altre fonti di calore infrarosse sotterranee, risultando meno efficaci nell'uso pratico. Oltre ai rilevatori a infrarossi, vengono comunemente utilizzati anche i rilevatori di vita. Questi rilevano principalmente le onde a frequenza ultra-bassa emesse dal cuore umano per localizzare le persone. Le microonde hanno una forte capacità di penetrazione, ma possono anche presentare problemi di rilevamento in alcune persone con battito cardiaco debole. In tale contesto, è stato sviluppato un dispositivo in grado di fornire localizzazione in tempo reale al personale delle miniere di carbone sotterranee. Questo dispositivo può essere utilizzato per semplificare la gestione quotidiana del personale e migliorare l'efficienza lavorativa durante le normali attività; in caso di incidente, può essere impiegato per localizzare tempestivamente il personale intrappolato. Il presente articolo propone un dispositivo di localizzazione per il personale sotterraneo basato sulla tecnologia RFID, di seguito denominato dispositivo di localizzazione di soccorso RFID. Questo dispositivo, di piccole dimensioni e indossabile, può rappresentare un elemento essenziale per le operazioni di soccorso in miniera.

1

Progettazione complessiva del sistema

1.1

Analisi dei requisiti di progettazione

Prima di progettare il dispositivo di localizzazione di soccorso RFID, è necessario analizzare le esigenze di posizionamento e le caratteristiche tecniche del personale delle miniere di carbone sotterranee.

Infine, è possibile procedere alla progettazione dettagliata del sistema. Dopo un'analisi approfondita, è necessario soddisfare 3 requisiti:

(1) Viene fornito con il proprio alimentatore e ha lunghe ore di funzionamento

Considerando il sottosuolo

La durata del lavoro del personale in condizioni normali e la tempestività delle operazioni di soccorso

prestazioni, quindi il sistema deve essere in grado di funzionare per più di 48 ore;

Abstract: A causa del complesso ambiente sotterraneo e dell'impiego di strumenti di rilevamento a infrarossi e di rilevamento della presenza umana, il soccorso in sicurezza nelle miniere di carbone è soggetto a numerose problematiche.

Limitazioni, lo sviluppo di un dispositivo di posizionamento del personale sotterraneo per il soccorso nelle miniere di carbone riveste un ruolo molto importante. È stato proposto un metodo basato sulla tecnologia RFID

Sulla base dell'analisi delle esigenze dei sistemi di posizionamento sotterraneo delle miniere di carbone, il modulo di invio e il modulo di ricezione del sistema sono stati

È stato proposto un progetto, è stato proposto un metodo di progettazione di sistemi a basso consumo energetico, sono stati illustrati l'algoritmo di posizionamento RSSI e l'algoritmo KWWN nella tecnologia di posizionamento del personale RFID, ed è stato proposto un algoritmo ibrido per localizzare il personale sotterraneo. È stato creato e simulato un ambiente di simulazione, e il valore di K è stato modificato. Quando K=4, il valore di errore per il posizionamento del personale è minimo e il sistema può soddisfare le esigenze di posizionamento per il soccorso sotterraneo nelle miniere di carbone.

(2) Elevata affidabilità e anti-interferenza. A causa del difficile ambiente sotterraneo, dell'elevata umidità e delle numerose fonti di interferenza durante e dopo l'incidente, il

Il dispositivo di localizzazione di soccorso RFID deve possedere un elevato grado di affidabilità e resistenza alle interferenze;

(3) Memorizzare le informazioni dell'utente e supportare la gestione multiutente. In genere ci sono più di 100 operai sotterranei nelle grandi miniere di carbone. Considerando la progettazione

Rimane un margine di sicurezza, quindi il dispositivo di localizzazione di soccorso RFID deve essere in grado di memorizzare le informazioni degli utenti e supportare le funzioni di gestione degli utenti per 150 persone.

1.2

Progettazione complessiva del sistema

La tecnologia RFID è una tecnologia di comunicazione a radiofrequenza wireless relativamente matura, che si realizza principalmente attraverso il fenomeno di accoppiamento dei segnali a radiofrequenza nello spazio.

Trasmissione di informazioni. La tecnologia RFID è ampiamente utilizzata in settori quali l'identificazione tramite etichette di prodotto e i sistemi antifurto elettronici. Nei sistemi di posizionamento, è possibile contrassegnare animali e automobili. Le applicazioni tipiche includono la marcatura di animali domestici, la gestione dei rifiuti sanitari, ecc.

Il progetto complessivo del dispositivo di localizzazione per il soccorso basato sulla tecnologia RFID è suddiviso in due parti. Una parte è costituita da un trasmettitore indossato dal personale sotterraneo.

L'altra parte del modulo unitario è il modulo ricevente per la ricezione dei segnali.

(1) Modulo dell'unità di lancio

Lo schema a blocchi generale del modulo dell'unità trasmittente è mostrato in Figura 1. Figura 1 Schema modulare dell'unità trasmittente basata su RFID

Il modulo dell'unità di trasmissione RFID comprende un microcontrollore STC, pulsanti, pre-memorizzazione delle informazioni del tag, interfaccia SPI, modulo di invio delle informazioni a radiofrequenza e modulo di alimentazione, ecc.

①Microcontrollore STC Il microcontrollore è l'unità di controllo principale. Implementa

Il rilevamento dell'input del pulsante di reset e del pulsante funzione è ora implementato e realizza anche

Pre-memorizzazione delle informazioni del tag. Selezionare il microcontrollore MSP430F413, core

La tensione di alimentazione è di 3,3 V;

②Pulsante

Il pulsante è un fattore importante per la realizzazione della funzione di posizionamento di soccorso.

Elementi, tra cui il pulsante di ripristino e il pulsante funzione, sistema di aiuto del pulsante di ripristino in

Lo stato iniziale può essere ripristinato quando funziona in modo anomalo e il pulsante funzione può essere

Invia un segnale di soccorso quando viene premuto;

③ Pre-memorizzazione delle informazioni sulle etichette. Questa funzione utilizza statistiche sotterranee in anticipo.

Informazioni relative al dipendente, età, sesso, altezza e presenza di eventuali patologie pregresse.

ecc., convertire queste informazioni in informazioni binarie e memorizzarle nella memoria FLASH

, selezionare K9F1G08U0 con una capacità di 128 MB. in necessità

Quando invia informazioni, il microcontrollore STC legge innanzitutto la fase nella memoria FLASH.

le informazioni, e infine le informazioni vengono inviate tramite il modulo di trasmissione delle informazioni a radiofrequenza;

④Interfaccia SPI

L'interfaccia SPI è un microcontrollore e la trasmissione di informazioni a radiofrequenza

Invia l'interfaccia di comunicazione tra i moduli;

⑤ Modulo di trasmissione informazioni RF

Poiché il microcontrollore STC SPI

La tensione del segnale di comunicazione non corrisponde al segnale finale trasmesso, quindi

È necessario realizzare la frequenza richiesta per la sintesi e modulare e demodulare il segnale,

Infine, il segnale viene amplificato e trasmesso;

⑥Modulo di alimentazione L'indicatore del modulo di alimentazione serve a garantire il soccorso sotterraneo

I fattori chiave, oltre al modulo dell'unità di trasmissione del segnale nel software

Oltre alla gestione dell'alimentazione, il modulo di alimentazione deve essere progettato in modo indipendente affinché

La tensione di alimentazione complessiva è stabile e il tempo di funzionamento continuo supera le 48 ore.

(2) Progettazione del modulo ricevente

Il modulo ricevente utilizza ancora il microcontrollore STC come unità di controllo principale.

Nell'unità, le informazioni del tag vengono inviate tramite comunicazione RS232 dopo modulazione e demodulazione.

Invialo al microcontrollore STC. Il microcontrollore STC memorizza le informazioni del tag RFID.

Memorizza nella FLASH, attendi il comando del pulsante esterno per utilizzare l'LCD per passare

Vengono visualizzate le informazioni del tag utente elaborate dal microcontrollore e il modulo di alimentazione

Il blocco è responsabile dell'alimentazione dell'intero modulo di ricezione. Ricezione basata su RFID

Il meta-modulo è illustrato nella Figura 2.

Figura 2 Schema del modulo dell'unità ricevente basata su RFID

2

Progettazione e implementazione di sistemi di posizionamento del personale a basso consumo energetico.

2.1

Progettazione del sistema a basso consumo energetico

Modulo di alimentazione nel modulo dell'unità trasmettitore basata su RFID

è certo, quindi per garantire che il sistema possa funzionare stabilmente per lungo tempo

Per funzionare, il sistema deve essere progettato per un basso consumo energetico. Basso consumo energetico del sistema

La progettazione include la progettazione hardware e la progettazione software, in particolare includendo 2

aspetto:

(1) Selezione del controller principale

Il nucleo scelto in questo progetto

Il controller è MSP430F413, che ha diverse modalità a basso consumo che possono

Scopri il funzionamento a lungo termine del sistema. Con un'alimentazione di 2,2 V,

Corrente MSP430F413 0,5 μA in modalità standby, modalità di spegnimento

(Ritenzione RAM) la corrente è 0,1 μA, corrente in modalità di funzionamento a bassissimo consumo

La corrente è di 230 μA. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, il modulo dell'unità di trasmissione è

Il consumo energetico è molto basso durante il normale funzionamento;

(2) Progettazione del software Per realizzare che il sistema possa raggiungere a lungo termine

funzionamento continuo per un certo periodo di tempo, quindi il sistema inizia ad entrare in modalità ultra-bassa

Modalità di funzionamento del consumo energetico, basata sul proprio sistema di clock progettato tramite software.

Per il tempo, inserire senza interruzione dell'immissione del pulsante esterno

La modalità standby e il pulsante di risveglio attivo progettato possono aiutare sottoterra

Il personale può immediatamente impostare il sistema dalla modalità standby alla modalità a basso consumo quando lo utilizza.

modalità di funzionamento del consumo. Ciò non solo soddisfa le esigenze del soccorso sotterraneo, ma anche

Crea inoltre le condizioni affinché il sistema continui a svolgere il lavoro in modalità standby.