Σύμφωνα με σχετικά στατιστικά στοιχεία, ο αριθμός των θυμάτων που προκαλούνται από ατυχήματα ασφαλείας σε ανθρακωρυχεία βρίσκεται στην πρώτη γραμμή των ατυχημάτων ασφαλείας στη χώρα.

Οι σήραγγες κάτω από το ορυχείο είναι πολύπλοκες και υπάρχουν πολλές δυσκολίες στην εκτέλεση εργασιών διάσωσης. Ταυτόχρονα, η διαχείριση του προσωπικού υπόγεια στα ανθρακωρυχεία διαφέρει από τη διαχείριση στο έδαφος. Αφενός, η τοποθέτηση του προσωπικού υπόγεια περιορίζεται από τη σήραγγα, επομένως πολλές τεχνολογίες τοποθέτησης προσωπικού δεν μπορούν να υλοποιηθούν. Αφετέρου, η τεχνολογία τοποθέτησης προσωπικού υπόγεια απαιτεί υψηλότερη αντιπαρεμβατική προστασία. Όταν συμβαίνει ένα ατύχημα υπόγεια σε ένα ανθρακωρυχείο, η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος έρευνας και διάσωσης είναι οι ανιχνευτές υπερύθρων. Η αρχή της χρήσης ανιχνευτών υπερύθρων είναι η ανίχνευση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το ανθρώπινο σώμα για την επίτευξη του σκοπού της τοποθέτησης και της διάσωσης. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης μέτρων ασφαλείας στα ανθρακωρυχεία, η παρουσία αερίου θα προκαλέσει εξασθένηση της διάδοσης της υπέρυθρης ακτινοβολίας και είναι επίσης ευάλωτη σε παρεμβολές από άλλες πηγές υπέρυθρης θερμότητας υπόγεια, καθιστώντας την λιγότερο αποτελεσματική στην πραγματική χρήση. Εκτός από τους ανιχνευτές υπερύθρων, χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως οι ανιχνευτές ζωής. Ανιχνεύουν κυρίως τα κύματα εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας που εκπέμπονται από την ανθρώπινη καρδιά για τον εντοπισμό ανθρώπων. Τα μικροκύματα έχουν ισχυρή διαπερατότητα, αλλά μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν ορισμένα άτομα με αδύναμους καρδιακούς παλμούς. Κάποια προβλήματα. Υπό αυτές τις συνθήκες, έχει αναπτυχθεί μια συσκευή ικανή για εντοπισμό θέσης σε πραγματικό χρόνο για το προσωπικό υπόγειων ανθρακωρυχείων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση της καθημερινής διαχείρισης του προσωπικού και τη βελτίωση της αποδοτικότητας της εργασίας κατά τη διάρκεια της κανονικής εργασίας. Σε περίπτωση ατυχήματος, αυτή η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον άμεσο εντοπισμό παγιδευμένου προσωπικού. Αυτό το άρθρο προτείνει μια συσκευή εντοπισμού για υπόγειο προσωπικό βασισμένη στην τεχνολογία RFID, εφεξής αναφερόμενη ως συσκευή εντοπισμού διάσωσης RFID. Αυτή η συσκευή μπορεί να φορεθεί και είναι μικρή σε μέγεθος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως απαραίτητο στοιχείο υπόγειων εργασιών διάσωσης.

1

Συνολικός σχεδιασμός συστήματος

1.1

Ανάλυση απαιτήσεων σχεδιασμού

Πριν από το σχεδιασμό της συσκευής εντοπισμού θέσης διάσωσης RFID, είναι απαραίτητο να αναλυθούν οι ανάγκες τοποθέτησης και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του προσωπικού υπόγειων ανθρακωρυχείων.

Τέλος, μπορεί να γίνει ένας λεπτομερής σχεδιασμός συστήματος. Μετά από λεπτομερή ανάλυση, πρέπει να πληρούνται 3 απαιτήσεις:

(1) Διαθέτει δικό του τροφοδοτικό και έχει πολλές ώρες λειτουργίας

Λαμβάνοντας υπόψη το υπόγειο

Η χρονική διάρκεια εργασίας του προσωπικού σε κανονική εργασία και η έγκαιρη διεξαγωγή των επιχειρήσεων διάσωσης

απόδοση, επομένως το σύστημα πρέπει να μπορεί να λειτουργεί για περισσότερες από 48 ώρες·

Περίληψη: Λόγω του πολύπλοκου υπόγειου περιβάλλοντος και της εφαρμογής υπέρυθρων οργάνων ανίχνευσης και ανίχνευσης ζωής, η ασφαλής διάσωση σε ανθρακωρυχεία υπόκειται σε πολλά προβλήματα.

Περιορισμός, η ανάπτυξη μιας υπόγειας συσκευής εντοπισμού θέσης προσωπικού για διάσωση σε ανθρακωρυχεία παίζει πολύ σημαντικό ρόλο. Πρότεινε μια μέθοδο που βασίζεται στην τεχνολογία RFID

Με βάση την ανάλυση των αναγκών των υπόγειων συστημάτων εντοπισμού θέσης σε ανθρακωρυχεία, η μονάδα αποστολής και η μονάδα λήψης του συστήματος ήταν...

Προτάθηκε ο σχεδιασμός, προτάθηκε μια μέθοδος σχεδιασμού συστήματος χαμηλής ισχύος, αναπτύχθηκαν ο αλγόριθμος τοποθέτησης RSSI και ο αλγόριθμος KWWN στην τεχνολογία τοποθέτησης προσωπικού RFID και προτάθηκε ένας υβριδικός αλγόριθμος για τον εντοπισμό υπόγειου προσωπικού. Δημιουργήθηκε και προσομοιώθηκε ένα περιβάλλον προσομοίωσης και άλλαξε η τιμή K. Όταν K=4, η τιμή σφάλματος για την τοποθέτηση προσωπικού είναι η μικρότερη και το σύστημα μπορεί να καλύψει τις ανάγκες της υπόγειας τοποθέτησης διάσωσης σε ανθρακωρυχεία.

(2) Υψηλή αξιοπιστία και αντιπαρεμβατική προστασία. Λόγω του σκληρού υπόγειου περιβάλλοντος, της υψηλής υγρασίας και των πολλών πηγών παρεμβολών κατά τη διάρκεια και μετά το ατύχημα, το

Η συσκευή εντοπισμού θέσης διάσωσης RFID πρέπει να έχει υψηλό βαθμό αξιοπιστίας και προστασίας από παρεμβολές.

(3) Αποθήκευση πληροφοριών χρήστη και υποστήριξη διαχείρισης από πολλαπλούς χρήστες. Υπάρχουν γενικά περισσότεροι από 100 εργαζόμενοι στο υπόγειο σε μεγάλα ανθρακωρυχεία. Λαμβάνοντας υπόψη τον σχεδιασμό

Υπάρχει ένα περιθώριο που απομένει, επομένως η συσκευή εντοπισμού θέσης διάσωσης RFID πρέπει να είναι σε θέση να αποθηκεύει πληροφορίες χρήστη και να υποστηρίζει λειτουργίες διαχείρισης χρηστών για 150 άτομα.

1.2

Συνολικός σχεδιασμός συστήματος

Η τεχνολογία RFID είναι μια σχετικά ώριμη τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας ραδιοσυχνοτήτων, η οποία πραγματοποιείται κυρίως μέσω του φαινομένου σύζευξης σημάτων ραδιοσυχνοτήτων στο διάστημα.

Μετάδοση πληροφοριών. Η τεχνολογία RFID χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς όπως η αναγνώριση ετικετών προϊόντων και η ηλεκτρονική αντικλεπτική προστασία. Στο σύστημα εντοπισμού θέσης, μπορούν να επισημανθούν ζώα και αυτοκίνητα. Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν τη σήμανση κατοικίδιων ζώων, τη διαχείριση ιατρικών αποβλήτων κ.λπ.

Ο συνολικός σχεδιασμός της συσκευής εντοπισμού θέσης διάσωσης που βασίζεται στην τεχνολογία RFID χωρίζεται σε δύο μέρη. Το ένα μέρος είναι ένας πομπός που φοριέται στο σώμα του υπόγειου προσωπικού.

Το άλλο μέρος της μονάδας είναι η μονάδα λήψης για τη λήψη σημάτων.

(1) Μονάδα εκκίνησης

Το συνολικό διάγραμμα μπλοκ του σχεδιασμού της μονάδας πομπού φαίνεται στο Σχήμα 1. Σχήμα 1 Διάγραμμα μονάδας μετάδοσης με βάση την RFID

Ο σχεδιασμός της μονάδας μετάδοσης RFID περιλαμβάνει μικροελεγκτή STC, κουμπιά, προ-αποθήκευση πληροφοριών ετικέτας, διεπαφή SPI, μονάδα αποστολής πληροφοριών ραδιοσυχνότητας και μονάδα ισχύος, κ.λπ.

①Μικροελεγκτής STC Ο μικροελεγκτής είναι η βασική μονάδα ελέγχου. Υλοποιεί

Η ανίχνευση του κουμπιού επαναφοράς και της εισόδου του κουμπιού λειτουργίας έχει πλέον υλοποιηθεί και επίσης αντιλαμβάνεται

Προ-αποθήκευση πληροφοριών ετικέτας. Επιλέξτε μικροελεγκτή MSP430F413, πυρήνας

Η τάση τροφοδοσίας είναι 3,3 V.

②Κουμπί

Το κουμπί είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την υλοποίηση της λειτουργίας εντοπισμού θέσης διάσωσης.

Στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του κουμπιού επαναφοράς και του κουμπιού λειτουργίας, σύστημα βοήθειας για το κουμπί επαναφοράς στο

Η αρχική κατάσταση μπορεί να αποκατασταθεί κατά την ασυνήθιστη λειτουργία και το κουμπί λειτουργίας μπορεί να είναι

Στέλνει σήμα κινδύνου όταν πατηθεί.

③Προαποθήκευση πληροφοριών ετικέτας. Αυτή η συνάρτηση χρησιμοποιεί εκ των προτέρων υπόγεια στατιστικά στοιχεία.

Πληροφορίες σχετικά με τους εργαζομένους, ηλικία, φύλο, ύψος και εάν υπάρχουν υποκείμενα νοσήματα

κ.λπ., μετατρέψτε αυτές τις πληροφορίες σε δυαδικές πληροφορίες και αποθηκεύστε τες σε FLASH

, επιλέξτε K9F1G08U0 με χωρητικότητα 128 MB. σε ανάγκη

Κατά την αποστολή πληροφοριών, ο μικροελεγκτής STC διαβάζει πρώτα τη φάση στο FLASH.

πληροφορίες και, τέλος, οι πληροφορίες αποστέλλονται μέσω της μονάδας αποστολής πληροφοριών ραδιοσυχνοτήτων·

④Διεπαφή SPI

Η διεπαφή SPI είναι ένας μικροελεγκτής και μια μετάδοση πληροφοριών ραδιοσυχνοτήτων

Αποστολή διεπαφής επικοινωνίας μεταξύ των ενοτήτων.

⑤Μονάδα αποστολής πληροφοριών RF

Από τον μικροελεγκτή STC SPI

Η τάση του σήματος επικοινωνίας δεν ταιριάζει με το τελικό μεταδιδόμενο σήμα, επομένως

Είναι απαραίτητο να επιτευχθεί η συχνότητα που απαιτείται για τη σύνθεση και να διαμορφωθεί και να αποδιαμορφωθεί το σήμα,

Τέλος, το σήμα ενισχύεται και αποστέλλεται.

⑥Μονάδα ισχύος Η ένδειξη της μονάδας ισχύος είναι για να διασφαλιστεί η υπόγεια διάσωση

Οι βασικοί παράγοντες, εκτός από τη μονάδα μετάδοσης σήματος στο λογισμικό

Εκτός από τη διαχείριση ενέργειας, η μονάδα ισχύος πρέπει επίσης να σχεδιαστεί ανεξάρτητα, έτσι ώστε

Η συνολική τάση τροφοδοσίας είναι σταθερή και ο συνεχής χρόνος εργασίας υπερβαίνει τις 48 ώρες.

(2) Σχεδιασμός μονάδας λήψης

Η μονάδα λήψης εξακολουθεί να χρησιμοποιεί τον μικροελεγκτή STC ως βασικό έλεγχο

Στη μονάδα, οι πληροφορίες ετικέτας αποστέλλονται μέσω επικοινωνίας RS232 μετά τη διαμόρφωση και την αποδιαμόρφωση.

Στείλτε το στον μικροελεγκτή STC. Ο μικροελεγκτής STC αποθηκεύει τις πληροφορίες της ετικέτας RFID.

Αποθήκευση σε FLASH, περιμένετε να περάσει η εντολή από το εξωτερικό κουμπί για να χρησιμοποιήσετε την οθόνη LCD

Εμφανίζονται οι πληροφορίες ετικέτας χρήστη που έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία από τον μικροελεγκτή και η μονάδα ισχύος

Το μπλοκ είναι υπεύθυνο για την τροφοδοσία ολόκληρης της μονάδας λήψης. Απόδειξη που βασίζεται σε RFID

Η μετα-μονάδα φαίνεται στο Σχήμα 2.

Σχήμα 2 Διάγραμμα μονάδας λήψης που βασίζεται σε RFID

2

Σχεδιασμός χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και εφαρμογή τοποθέτησης προσωπικού

2.1

Σχεδιασμός συστήματος χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας

Μονάδα τροφοδοσίας σε μονάδα πομπού που βασίζεται σε RFID

είναι βέβαιο, έτσι ώστε να διασφαλιστεί ότι το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα

Για να λειτουργήσει, το σύστημα πρέπει να έχει σχεδιαστεί για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας συστήματος

Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει τον σχεδιασμό υλικού και τον σχεδιασμό λογισμικού, συμπεριλαμβανομένων συγκεκριμένα 2

άποψη:

(1) Επιλογή κεντρικού ελεγκτή

Ο πυρήνας που επιλέχθηκε σε αυτό το σχέδιο

Ο ελεγκτής είναι ο MSP430F413, ο οποίος διαθέτει πολλαπλές λειτουργίες χαμηλής κατανάλωσης που μπορούν

Ανταποκριθείτε στη μακροπρόθεσμη εργασία του συστήματος. Με τροφοδοσία 2,2 V,

Ρεύμα MSP430F413 0,5 μA σε λειτουργία αναμονής, λειτουργία τερματισμού λειτουργίας

Το ρεύμα (διατήρησης RAM) είναι 0,1 μA, ρεύμα λειτουργίας εξαιρετικά χαμηλής ισχύος

Η ροή είναι 230 μA. Επομένως, σε πρακτικές εφαρμογές, η μονάδα μετάδοσης είναι

Η ισχύς είναι πολύ χαμηλή κατά την κανονική λειτουργία.

(2) Σχεδιασμός λογισμικού Προκειμένου να γίνει αντιληπτό ότι το σύστημα μπορεί να επιτύχει μακροπρόθεσμα

συνεχή λειτουργία για ένα χρονικό διάστημα, έτσι ώστε το σύστημα να αρχίζει να εισέρχεται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία

Κατανάλωση ενέργειας κατά τρόπο λειτουργίας, με βάση το δικό του σύστημα ρολογιού στο σχεδιασμό λογισμικού

Για να εισάγετε χρόνο, χωρίς διακοπή εισόδου εξωτερικού κουμπιού

Η λειτουργία αναμονής και το σχεδιασμένο ενεργό κουμπί αφύπνισης μπορούν να βοηθήσουν υπόγεια

Το προσωπικό μπορεί να θέσει αμέσως το σύστημα από κατάσταση αναμονής σε χαμηλή ισχύ κατά τη χρήση του.

λειτουργία κατανάλωσης. Αυτό όχι μόνο καλύπτει τις ανάγκες της υπόγειας διάσωσης, αλλά και

Δημιουργεί επίσης συνθήκες ώστε το σύστημα να συνεχίσει να εκτελεί εργασίες αναμονής.