Menurut statistik yang relevan, jumlah korban jiwa akibat kecelakaan keselamatan di tambang batu bara menempati urutan terdepan dalam kecelakaan keselamatan di negara ini.
Terowongan di bawah tambang sangat rumit dan terdapat banyak kesulitan dalam melakukan pekerjaan penyelamatan. Pada saat yang sama, pengelolaan personel bawah tanah di tambang batu bara berbeda dengan pengelolaan di lapangan. Di satu sisi, penempatan personel di bawah tanah dibatasi oleh terowongan, sehingga banyak teknologi penempatan personel yang tidak dapat direalisasikan; di sisi lain, teknologi penempatan personel di bawah tanah memerlukan anti-interferensi yang lebih tinggi. . Ketika kecelakaan terjadi di bawah tanah di tambang batu bara, metode pencarian dan penyelamatan yang paling umum digunakan adalah detektor inframerah. Prinsip penggunaan detektor infra merah adalah mendeteksi radiasi infra merah yang dipancarkan tubuh manusia untuk mencapai tujuan penentuan posisi dan penyelamatan. Namun karena kurangnya langkah-langkah keselamatan di tambang batu bara, Kehadiran gas akan menyebabkan propagasi inframerah melemah, dan juga rentan terhadap gangguan dari sumber panas inframerah lain di bawah tanah, sehingga kurang efisien dalam penggunaan sebenarnya. Selain detektor inframerah, detektor kehidupan juga biasa digunakan. Mereka terutama mendeteksi gelombang frekuensi sangat rendah yang dipancarkan oleh jantung manusia untuk menemukan lokasi orang. Gelombang mikro memiliki daya tembus yang kuat, namun gelombang mikro juga dapat mendeteksi beberapa orang yang detak jantungnya lemah. beberapa masalah. Dalam situasi ini, perangkat yang mampu menentukan posisi secara real-time telah dikembangkan untuk personel tambang batubara bawah tanah. Hal ini dapat digunakan untuk menyelesaikan manajemen personalia sehari-hari dan meningkatkan efisiensi tenaga kerja selama pekerjaan normal; ketika terjadi kecelakaan, perangkat ini dapat digunakan untuk segera menemukan lokasi personel yang terjebak. Artikel ini mengusulkan perangkat pencari lokasi personel bawah tanah berbasis teknologi RFID, yang selanjutnya disebut perangkat pencari lokasi penyelamatan RFID. Perangkat ini dapat dipakai dan berukuran kecil, serta dapat digunakan sebagai komponen penting dalam pekerjaan penyelamatan bawah tanah.
1
Desain sistem secara keseluruhan
1.1
Analisis kebutuhan desain
Sebelum merancang perangkat penentuan posisi penyelamatan RFID, perlu dilakukan analisis kebutuhan penentuan posisi dan karakteristik teknis personel tambang batubara bawah tanah.
Akhirnya, desain sistem secara detail dapat dibuat. Setelah analisis terperinci, 3 persyaratan harus dipenuhi:
(1) Dilengkapi dengan catu daya sendiri dan memiliki jam kerja yang panjang
Mengingat bawah tanah
Lamanya waktu personel bekerja dalam pekerjaan normal dan ketepatan waktu operasi penyelamatan
kinerja, sehingga sistem harus mampu bekerja lebih dari 48 jam;
Abstrak: Karena lingkungan bawah tanah yang kompleks dan penerapan deteksi inframerah dan instrumen pendeteksi kehidupan, penyelamatan keselamatan di tambang batu bara menghadapi banyak masalah.
Keterbatasannya, pengembangan alat penentuan posisi personel bawah tanah untuk penyelamatan tambang batubara memegang peranan yang sangat penting. mengusulkan metode berdasarkan teknologi RFID
Berdasarkan analisis kebutuhan sistem penentuan posisi bawah tanah tambang batubara, modul pengirim dan modul penerima sistem tersebut
Desain diusulkan, metode desain sistem daya rendah diusulkan, algoritma penentuan posisi RSSI dan algoritma KWWN dalam teknologi penentuan posisi personel RFID diuraikan, dan algoritma hybrid diusulkan untuk menemukan lokasi personel bawah tanah. Lingkungan simulasi dibangun dan disimulasikan, dan nilai K diubah. Ketika K=4, nilai kesalahan penempatan personel adalah yang terkecil, dan sistem dapat memenuhi kebutuhan penempatan penyelamatan bawah tanah di tambang batu bara.
(2) Keandalan tinggi dan anti-interferensi. Karena lingkungan bawah tanah yang keras, kelembapan yang tinggi, dan banyak sumber gangguan selama dan setelah kecelakaan, maka
Perangkat pemosisian penyelamatan RFID harus memiliki tingkat keandalan dan anti-interferensi yang tinggi;
(3) Menyimpan informasi pengguna dan mendukung manajemen multi-pengguna. Umumnya terdapat lebih dari 100 pekerja bawah tanah di tambang batu bara besar. Mengingat desainnya
Masih ada margin, sehingga perangkat penyelamat RFID harus mampu menyimpan informasi pengguna dan mendukung fungsi manajemen pengguna untuk 150 orang.
1.2
Desain sistem secara keseluruhan
Teknologi RFID adalah teknologi komunikasi frekuensi radio nirkabel yang relatif matang, yang terutama diwujudkan melalui fenomena penggandengan sinyal frekuensi radio di ruang angkasa.
Transmisi informasi. Teknologi RFID banyak digunakan di berbagai bidang seperti identifikasi tag produk dan anti-pencurian elektronik. Dalam sistem penentuan posisi, hewan dan mobil dapat ditandai. Aplikasi yang umum termasuk penandaan hewan peliharaan, pengelolaan limbah medis, dll.
Rancangan keseluruhan perangkat penyelamat berbasis teknologi RFID dibagi menjadi dua bagian. Salah satu bagiannya adalah pemancar yang dikenakan pada tubuh personel bawah tanah.
Bagian lain dari modul unit adalah modul penerima untuk menerima sinyal.
(1) Luncurkan modul unit
Diagram blok keseluruhan perancangan modul unit pemancar ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1 Diagram modul unit pemancar berbasis RFID
Desain modul unit transmisi RFID mencakup mikrokontroler STC, tombol, pra-penyimpanan informasi tag, antarmuka SPI, modul pengiriman informasi frekuensi radio dan modul daya, dll.
①Mikrokontroler STC Mikrokontroler adalah unit kendali inti. Ini mengimplementasikan
Deteksi tombol reset dan input tombol fungsi kini diterapkan, dan juga terwujud
Pra-penyimpanan informasi tag. Pilih mikrokontroler MSP430F413, inti
Tegangan suplai adalah 3,3 V;
②Tombol
Tombol merupakan faktor penting dalam mewujudkan fungsi penentuan posisi penyelamatan.
Elemen, termasuk tombol reset dan tombol fungsi, tombol reset membantu sistem
Keadaan awal dapat dipulihkan ketika bekerja tidak normal, dan tombol fungsi dapat dipulihkan
Mengirimkan sinyal marabahaya saat ditekan;
③Pra-penyimpanan informasi label. Fungsi ini menggunakan statistik bawah tanah terlebih dahulu.
Informasi terkait karyawan, usia, jenis kelamin, tinggi badan, dan ada tidaknya penyakit yang mendasari
dll., ubah informasi ini menjadi informasi biner dan simpan dalam FLASH
, pilih K9F1G08U0 dengan kapasitas 128 MB. sedang membutuhkan
Saat mengirimkan informasi, mikrokontroler STC terlebih dahulu membaca fase dalam FLASH.
informasi, dan terakhir informasi tersebut dikirimkan melalui modul pengiriman informasi frekuensi radio;
④Antarmuka SPI
Antarmuka SPI adalah mikrokontroler dan transmisi informasi frekuensi radio
Kirim antarmuka komunikasi antar modul;
⑤ Modul pengiriman informasi RF
Sejak mikrokontroler STC SPI
Tegangan sinyal komunikasi tidak sesuai dengan sinyal akhir yang dikirimkan
Penting untuk menyadari frekuensi yang diperlukan untuk sintesis dan memodulasi serta demodulasi sinyal,
Akhirnya, sinyal diperkuat dan dikirim;
⑥Modul daya Indikator modul daya adalah untuk memastikan penyelamatan bawah tanah
Faktor kuncinya, selain modul unit pemancar sinyal dalam perangkat lunak
Selain manajemen daya, modul daya juga perlu dirancang secara mandiri
Tegangan catu daya keseluruhan stabil dan waktu kerja terus menerus melebihi 48 jam.
(2) Menerima desain modul
Modul penerima masih menggunakan mikrokontroler STC sebagai inti kendalinya
unit, informasi tag dikirim melalui komunikasi RS232 setelah modulasi dan demodulasi.
Kirimkan ke mikrokontroler STC. Mikrokontroler STC menyimpan informasi tag RFID.
Simpan ke FLASH, tunggu perintah tombol eksternal untuk menggunakan LCD lewat
Informasi tag pengguna yang diproses oleh mikrokontroler ditampilkan, dan modul daya
Blok ini bertanggung jawab atas catu daya ke seluruh modul penerima. Tanda terima berbasis RFID
Meta-modul ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Diagram modul unit penerima berbasis RFID
2
Desain konsumsi daya rendah dan implementasi penempatan personel
2.1
Desain sistem konsumsi daya rendah
Modul catu daya pada modul unit pemancar berbasis RFID
sudah pasti, sehingga untuk menjamin sistem dapat bekerja secara stabil dalam jangka waktu yang lama
Untuk beroperasi, sistem harus dirancang untuk konsumsi daya yang rendah. Sistem konsumsi daya rendah
Desain mencakup desain perangkat keras dan desain perangkat lunak, khususnya termasuk 2
aspek:
(1) Pemilihan pengontrol inti
Inti dipilih dalam desain ini
Pengontrolnya adalah MSP430F413, yang memiliki beberapa mode daya rendah yang bisa
Memenuhi pekerjaan jangka panjang sistem. Dengan suplai 2,2 V,
MSP430F413 saat ini 0,5 μA dalam mode siaga, mode mati
(Retensi RAM) saat ini adalah 0,1 μA, arus mode pengoperasian daya sangat rendah
Alirannya adalah 230 μA. Oleh karena itu, dalam aplikasi praktis, modul unit pemancar adalah
Daya sangat rendah selama pengoperasian normal;
(2) Perancangan perangkat lunak Untuk mewujudkan bahwa sistem dapat mencapai tujuan jangka panjang
operasi terus menerus untuk jangka waktu tertentu, sehingga sistem mulai memasuki kondisi sangat rendah
Mode operasi konsumsi daya, berdasarkan sistem jamnya sendiri dalam desain perangkat lunak
Untuk waktu, masuk tanpa interupsi entri tombol eksternal
Mode siaga, dan tombol bangun aktif yang dirancang dapat membantu di bawah tanah
Personil dapat segera mengalihkan sistem dari keadaan siaga ke daya rendah saat menggunakannya.
mode kerja konsumsi. Hal ini tidak hanya memenuhi kebutuhan penyelamatan bawah tanah, tetapi juga
Hal ini juga menciptakan kondisi bagi sistem untuk terus melakukan pekerjaan siaga.