Selon les statistiques disponibles, le nombre de victimes d'accidents de sécurité dans les mines de charbon figure parmi les plus élevés du pays.

Les galeries souterraines des mines sont complexes et les opérations de sauvetage y sont souvent difficiles. Par ailleurs, la gestion du personnel en mine de charbon diffère de celle en surface. D'une part, le positionnement du personnel est limité par la configuration des galeries, ce qui empêche la mise en œuvre de nombreuses technologies de géolocalisation ; d'autre part, ces technologies exigent une plus grande résistance aux interférences. En cas d'accident dans une mine de charbon, la méthode de recherche et de sauvetage la plus courante repose sur les détecteurs infrarouges. Leur principe est de détecter le rayonnement infrarouge émis par le corps humain pour localiser et secourir les victimes. Cependant, en raison du manque de mesures de sécurité dans les mines de charbon, la présence de gaz affaiblit la propagation des infrarouges et les rend sensibles aux interférences d'autres sources de chaleur infrarouge souterraines, ce qui réduit leur efficacité en pratique. Outre les détecteurs infrarouges, on utilise également des détecteurs de présence. Ces derniers détectent principalement les ondes ultra-basses émises par le cœur pour localiser les personnes. Bien que les micro-ondes aient un fort pouvoir de pénétration, leur détection peut être compromise chez les personnes présentant un faible rythme cardiaque. Dans ce contexte, un dispositif de géolocalisation en temps réel a été développé pour le personnel des mines de charbon souterraines. Il permet une gestion quotidienne du personnel et une meilleure productivité en conditions normales d'exploitation. En cas d'accident, il permet de localiser rapidement les personnes piégées. Cet article propose un dispositif de localisation pour le personnel souterrain basé sur la technologie RFID, désigné ci-après comme dispositif de localisation de sauvetage RFID. Portable et de petite taille, ce dispositif constitue un élément essentiel des opérations de sauvetage en milieu souterrain.

1

Conception globale du système

1.1

analyse des exigences de conception

Avant de concevoir le dispositif de positionnement de sauvetage RFID, il est nécessaire d'analyser les besoins de positionnement et les caractéristiques techniques du personnel des mines de charbon souterraines.

Enfin, une conception détaillée du système peut être élaborée. Après une analyse approfondie, trois exigences doivent être satisfaites :

(1) Livré avec son propre bloc d'alimentation et possède une longue durée de fonctionnement

Considérant le sous-sol

La durée du travail normal du personnel et la rapidité des opérations de sauvetage

performance, le système doit donc pouvoir fonctionner pendant plus de 48 heures ;

Résumé : En raison de la complexité de l'environnement souterrain et de l'utilisation d'instruments de détection infrarouge et de détection de vie, le sauvetage en toute sécurité dans les mines de charbon est confronté à de nombreux problèmes.

Dans le cadre des limitations liées à la mise au point d'un dispositif de positionnement du personnel souterrain pour le sauvetage dans les mines de charbon, une méthode basée sur la technologie RFID a été proposée.

Sur la base de l'analyse des besoins des systèmes de positionnement souterrains dans les mines de charbon, le module d'émission et le module de réception du système étaient

Une conception a été proposée, ainsi qu'une méthode de conception de système à faible consommation. Les algorithmes de positionnement RSSI et KWWN, utilisés dans la technologie de positionnement de personnel par RFID, ont été exposés. Un algorithme hybride a été proposé pour localiser le personnel souterrain. Un environnement de simulation a été créé et testé, en faisant varier la valeur de K. Lorsque K = 4, l'erreur de positionnement du personnel est minimale et le système répond aux exigences de positionnement pour les opérations de sauvetage souterraines dans les mines de charbon.

(2) Haute fiabilité et résistance aux interférences. En raison de l'environnement souterrain difficile, de l'humidité élevée et des nombreuses sources d'interférences pendant et après l'accident,

Le dispositif de positionnement de sauvetage RFID doit présenter un haut degré de fiabilité et de résistance aux interférences ;

(3) Stocker les informations des utilisateurs et prendre en charge la gestion multi-utilisateurs. Les grandes mines de charbon emploient généralement plus de 100 mineurs. Compte tenu de la conception

Il reste une marge, donc le dispositif de géolocalisation de sauvetage RFID doit pouvoir stocker les informations des utilisateurs et prendre en charge les fonctions de gestion des utilisateurs pour 150 personnes.

1.2

Conception globale du système

La technologie RFID est une technologie de communication sans fil par radiofréquence relativement mature, qui repose principalement sur le phénomène de couplage des signaux radiofréquences dans l'espace.

Transmission d'informations. La technologie RFID est largement utilisée dans des domaines tels que l'identification des produits et la lutte contre le vol électronique. Elle permet notamment le marquage des animaux et des véhicules. Parmi les applications typiques, on peut citer le marquage des animaux de compagnie et la gestion des déchets médicaux.

La conception générale du dispositif de géolocalisation de sauvetage basé sur la technologie RFID est divisée en deux parties. L'une est un émetteur porté sur le corps du personnel souterrain.

L'autre partie du module est le module de réception des signaux.

(1) Module de lancement

Le schéma fonctionnel global du module de l'unité émettrice est présenté sur la figure 1. Figure 1 : Schéma du module de l'unité émettrice basé sur la technologie RFID

La conception du module de l'unité de transmission RFID comprend un microcontrôleur STC, des boutons, un pré-stockage des informations de l'étiquette, une interface SPI, un module d'envoi d'informations par radiofréquence et un module d'alimentation, etc.

①Microcontrôleur STC Le microcontrôleur est l'unité de contrôle principale. Il implémente

La détection des entrées du bouton de réinitialisation et du bouton de fonction est désormais implémentée, et elle permet également de réaliser

Pré-enregistrement des informations d'étiquette. Sélectionner le microcontrôleur MSP430F413, cœur

La tension d'alimentation est de 3,3 V ;

2. Bouton

Le bouton est un facteur important dans la réalisation de la fonction de positionnement de sauvetage.

Éléments, y compris le bouton de réinitialisation et le bouton de fonction, système d'aide du bouton de réinitialisation dans

L'état initial peut être rétabli en cas de fonctionnement anormal, et le bouton de fonction peut être

Envoie un signal de détresse lorsqu'on appuie dessus ;

③ Pré-enregistrement des informations d'étiquetage. Cette fonction utilise des statistiques souterraines préalables.

Informations relatives à l'employé : âge, sexe, taille et présence éventuelle de maladies sous-jacentes

etc., convertir ces informations en informations binaires et les stocker dans la mémoire FLASH

, sélectionnez K9F1G08U0 d'une capacité de 128 Mo. en besoin

Lors de l'envoi d'informations, le microcontrôleur STC lit d'abord la phase dans FLASH.

les informations, et enfin les informations sont transmises via le module d'émission d'informations par radiofréquence ;

④Interface SPI

L'interface SPI est un microcontrôleur et une transmission d'informations par radiofréquence.

Interface de communication d'envoi entre les modules ;

⑤ Module d'envoi d'informations RF

Le microcontrôleur STC utilise l'interface SPI.

La tension du signal de communication ne correspond pas à celle du signal final transmis, donc

Il est nécessaire de déterminer la fréquence requise pour la synthèse, puis de moduler et de démoduler le signal.

Enfin, le signal est amplifié et envoyé ;

⑥ Module d'alimentation : L'indicateur du module d'alimentation sert à assurer le sauvetage souterrain

Les facteurs clés, outre le module de transmission du signal dans le logiciel, sont les suivants :

Outre la gestion de l'alimentation, le module d'alimentation doit également être conçu indépendamment afin que

La tension d'alimentation globale est stable et la durée de fonctionnement continu dépasse 48 heures.

(2) Conception du module de réception

Le module de réception utilise toujours le microcontrôleur STC comme contrôleur principal.

L'unité, les informations de l'étiquette sont envoyées via une communication RS232 après modulation et démodulation.

Envoyez-le au microcontrôleur STC. Le microcontrôleur STC stocke les informations de l'étiquette RFID.

Stocker dans la mémoire FLASH, attendre la commande d'un bouton externe pour utiliser l'écran LCD.

Les informations de l'étiquette utilisateur traitées par le microcontrôleur sont affichées, ainsi que le module d'alimentation.

Ce bloc assure l'alimentation électrique de l'ensemble du module de réception. Reçu RFID

Le méta-module est représenté sur la figure 2.

Figure 2 Schéma du module de réception RFID

2

Conception et mise en œuvre d'un système de positionnement du personnel à faible consommation d'énergie

2.1

Conception du système à faible consommation d'énergie

Module d'alimentation dans le module d'unité émettrice RFID

c'est certain, donc afin de garantir que le système puisse fonctionner de manière stable pendant longtemps

Pour fonctionner, le système doit être conçu pour une faible consommation d'énergie. Faible consommation d'énergie du système

La conception comprend la conception matérielle et la conception logicielle, et plus précisément 2

aspect:

(1) Sélection du contrôleur principal

Le noyau choisi dans cette conception

Le contrôleur est un MSP430F413, qui possède plusieurs modes basse consommation pouvant

Répondre aux exigences de fonctionnement à long terme du système. Avec une alimentation de 2,2 V,

MSP430F413 : courant de 0,5 µA en mode veille, mode arrêt

Le courant de rétention de la RAM est de 0,1 μA, le courant en mode de fonctionnement à très faible consommation est de 0,1 μA.

Le courant est de 230 μA. Par conséquent, en pratique, le module de l'unité de transmission est

La puissance est très faible en fonctionnement normal ;

(2) Conception logicielle Afin de garantir que le système puisse atteindre une performance à long terme

Après un fonctionnement continu pendant une certaine période, le système commence à entrer en régime ultra-bas.

Mode de fonctionnement de la consommation d'énergie, basé sur son propre système d'horloge dans la conception logicielle

Pour le temps, entrez sans interruption de saisie par bouton externe

Le mode veille et le bouton de réveil actif conçu à cet effet peuvent être utiles sous terre.

Le personnel peut immédiatement faire passer le système de l'état de veille à l'état basse consommation lors de son utilisation.

mode de fonctionnement par consommation. Cela répond non seulement aux besoins des opérations de sauvetage souterraines, mais aussi

Cela crée également les conditions permettant au système de continuer à fonctionner en veille.