Selon les statistiques pertinentes, le nombre de victimes causées par des accidents de sécurité dans les mines de charbon est au premier rang des accidents de sécurité dans le pays.

Les tunnels sous la mine sont complexes et les opérations de sauvetage présentent de nombreuses difficultés. Dans le même temps, la gestion du personnel souterrain dans les mines de charbon est différente de la gestion sur le terrain. D'une part, le positionnement du personnel sous terre est limité par le tunnel, de sorte que de nombreuses technologies de positionnement du personnel ne peuvent pas être réalisées ; d'autre part, la technologie de positionnement du personnel souterraine nécessite une anti-interférence plus élevée. . Lorsqu’un accident survient sous terre dans une mine de charbon, la méthode de recherche et de sauvetage la plus couramment utilisée est celle des détecteurs infrarouges. Le principe de l'utilisation de détecteurs infrarouges est de détecter le rayonnement infrarouge émis par le corps humain pour atteindre l'objectif de positionnement et de sauvetage. Cependant, en raison du manque de mesures de sécurité dans les mines de charbon, la présence de gaz affaiblira la propagation infrarouge et sera également sensible aux interférences d'autres sources de chaleur infrarouge souterraines, ce qui la rendra moins efficace dans son utilisation réelle. Outre les détecteurs infrarouges, les détecteurs de vie sont également couramment utilisés. Ils détectent principalement les ondes ultra-basse fréquence émises par le cœur humain pour localiser les personnes. Les micro-ondes ont une forte pénétrabilité, mais ils peuvent également détecter certaines personnes ayant des battements cardiaques faibles. quelques problèmes. Dans cette situation, un dispositif capable de positionnement en temps réel a été développé pour le personnel des mines de charbon souterraines. Il peut être utilisé pour résoudre la gestion quotidienne du personnel et améliorer l'efficacité du travail pendant le travail normal ; lorsqu'un accident se produit, cet appareil peut être utilisé pour localiser rapidement le personnel piégé. Cet article propose un dispositif de localisation du personnel souterrain basé sur la technologie RFID, dénommé ci-après dispositif de localisation de secours RFID. Ce dispositif peut être porté et est de petite taille, et peut être utilisé comme élément nécessaire des travaux de sauvetage souterrains.

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 réalisée. Après analyse détaillée, 3 exigences doivent être remplies :

(1) Livré avec sa propre alimentation et a de longues heures de travail

Compte tenu du sous-sol

La durée pendant laquelle le personnel travaille normalement et la rapidité des opérations de sauvetage

performances, le système doit donc être capable de fonctionner pendant plus de 48 heures ;

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

Limitation, le développement d'un dispositif souterrain de positionnement du personnel pour le sauvetage dans les mines de charbon joue un rôle très important. proposé une méthode basée sur la technologie RFID

Sur la base de l'analyse des besoins des systèmes de positionnement souterrains des mines de charbon, le module d'envoi et le module de réception du système ont été

La conception a été proposée, une méthode de conception de système à faible consommation a été proposée, l'algorithme de positionnement RSSI et l'algorithme KWWN dans la technologie de positionnement du personnel RFID ont été exposés et un algorithme hybride a été proposé pour localiser le personnel souterrain. Un environnement de simulation a été construit et simulé, et la valeur K a été modifiée. Lorsque K=4, la valeur d'erreur de positionnement du personnel est la plus petite et le système peut répondre aux besoins de positionnement de sauvetage souterrain dans les mines de charbon.

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

Le dispositif de positionnement de sauvetage RFID doit avoir un haut degré de fiabilité et d'anti-interférence ;

(3) Stockez les informations utilisateur et prenez en charge la gestion multi-utilisateurs. Il y a généralement plus de 100 ouvriers au fond dans les grandes mines de charbon. Compte tenu de la conception

Il reste une marge, le dispositif de positionnement de sauvetage RFID doit donc être capable de stocker les informations des utilisateurs et de 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 radiofréquence sans fil relativement mature, qui est principalement réalisée grâce au 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 étiquettes de produits et l’antivol électronique. Dans le système de positionnement, les animaux et les voitures peuvent être marqués. Les applications typiques incluent le marquage des animaux de compagnie, la gestion des déchets médicaux, etc.

La conception globale du dispositif de positionnement de sauvetage basé sur la technologie RFID est divisée en deux parties. Une partie est un émetteur porté sur le corps du personnel souterrain.

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

(1) Module d'unité de lancement

Le schéma fonctionnel global de la conception du module de l'unité émettrice est illustré à la figure 1. Figure 1 Schéma du module de l'unité émettrice basé sur la RFID

La conception du module de l'unité de transmission RFID comprend un microcontrôleur STC, des boutons, un pré-stockage des informations d'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 met en œuvre

La détection de l'entrée du bouton de réinitialisation et du bouton de fonction est désormais implémentée, et elle réalise également

Pré-stockage des informations sur les balises. Sélectionnez le microcontrôleur MSP430F413, noyau

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

②Bouton

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, le système d'aide du bouton de réinitialisation dans

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

Envoie un signal de détresse lorsqu'on appuie dessus ;

③Pré-stockage des informations sur l'étiquette. Cette fonction utilise des statistiques souterraines à l'avance.

Informations relatives aux employés, âge, sexe, taille et éventuelles maladies sous-jacentes

etc., convertissez ces informations en informations binaires et stockez-les dans FLASH

, sélectionnez K9F1G08U0 avec une capacité de 128 Mo. dans le besoin

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

des informations, et enfin les informations sont envoyées via le module d'envoi d'informations par radiofréquence ;

④Interface SPI

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

Envoyer une interface de communication entre les modules ;

⑤Module d'envoi d'informations RF

Depuis le microcontrôleur STC SPI

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

Il faut réaliser la fréquence nécessaire à la synthèse et moduler et démoduler le signal,

Enfin, le signal est amplifié et envoyé ;

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

Les facteurs clés, en plus du module d'unité de transmission de signal dans le logiciel

En plus de la gestion de l'énergie, le module d'alimentation doit également être conçu de manière indépendante afin que

La tension d'alimentation globale est stable et le temps de travail continu dépasse 48 heures.

(2) Conception du module de réception

Le module de réception utilise toujours le microcontrôleur STC comme contrôle principal

Unité, les informations de l'étiquette sont envoyées via la communication RS232 après modulation et démodulation.

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

Stockez sur FLASH, attendez que la commande du bouton externe utilise l'écran LCD pour passer

Les informations de balise utilisateur traitées par le microcontrôleur sont affichées et le module d'alimentation

Le bloc est responsable de l'alimentation électrique de l'ensemble du module de réception. Reçu basé sur RFID

Le méta-module est illustré à la figure 2.

Figure 2 Schéma du module de l'unité de réception basée sur la RFID

2

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

2.1

Conception du système à faible consommation d'énergie

Module d'alimentation dans le module d'unité émetteur basé sur RFID

est certain, donc afin de garantir que le système puisse fonctionner de manière stable pendant une longue période

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, comprenant spécifiquement 2

aspect:

(1) Sélection du contrôleur principal

Le noyau choisi dans cette conception

Le contrôleur est le MSP430F413, qui dispose de plusieurs modes basse consommation qui peuvent

Rencontrez le travail à long terme du système. Avec une alimentation 2,2 V,

Courant MSP430F413 0,5 μA en mode veille, mode arrêt

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

Le débit est de 230 μA. Par conséquent, dans les applications pratiques, le module de l'unité de transmission est

La puissance est très faible en fonctionnement normal ;

(2) Conception du logiciel Afin de réaliser que le système peut réaliser des résultats à long terme

fonctionnement continu pendant un certain temps, de sorte que le système commence à entrer ultra-faible

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

À l'heure, entrez sans interruption d'entrée de bouton externe

Le mode veille et le bouton de réveil actif conçu peuvent aider sous terre

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

mode de fonctionnement de consommation. Cela répond non seulement aux besoins du sauvetage souterrain, mais aussi

Cela crée également des conditions permettant au système de continuer à effectuer un travail de veille.