จากสถิติที่เกี่ยวข้อง จำนวนผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยในเหมืองถ่านหินถือเป็นอุบัติเหตุอันดับต้นๆ ของประเทศ

อุโมงค์ใต้เหมืองมีความซับซ้อนและมีความยากลำบากมากมายในการดำเนินงานกู้ภัย ในขณะเดียวกัน การบริหารจัดการบุคลากรใต้ดินในเหมืองถ่านหินก็แตกต่างจากการบริหารจัดการภาคพื้นดิน ในด้านหนึ่ง การวางตำแหน่งบุคลากรใต้ดินถูกจำกัดด้วยอุโมงค์ เทคโนโลยีการวางตำแหน่งบุคลากรจำนวนมากจึงไม่สามารถทำได้ ในทางกลับกัน เทคโนโลยีการวางตำแหน่งบุคลากรใต้ดินต้องการการป้องกันการแทรกแซงที่สูงกว่า . เมื่อเกิดอุบัติเหตุใต้ดินในเหมืองถ่านหิน วิธีค้นหาและช่วยเหลือที่ใช้กันมากที่สุดคือเครื่องตรวจจับอินฟราเรด หลักการใช้เครื่องตรวจจับอินฟราเรดคือการตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากร่างกายมนุษย์เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการวางตำแหน่งและช่วยเหลือ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดมาตรการด้านความปลอดภัยในเหมืองถ่านหิน การมีอยู่ของก๊าซจะทำให้การแพร่กระจายของรังสีอินฟราเรดอ่อนลง และยังเสี่ยงต่อการถูกรบกวนจากแหล่งความร้อนอินฟราเรดอื่นๆ ใต้ดิน ทำให้ประสิทธิภาพในการใช้งานจริงลดลง นอกจากเครื่องตรวจจับอินฟราเรดแล้ว เครื่องตรวจจับสิ่งมีชีวิตยังใช้กันทั่วไปอีกด้วย โดยส่วนใหญ่จะตรวจจับคลื่นความถี่ต่ำพิเศษที่ปล่อยออกมาจากหัวใจมนุษย์เพื่อค้นหาผู้คน ไมโครเวฟมีความสามารถในการซึมผ่านได้สูง แต่ก็สามารถตรวจจับคนบางคนที่มีหัวใจเต้นแรงได้เช่นกัน ปัญหาบางอย่าง. ภายใต้สถานการณ์เช่นนี้ ได้มีการพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์สำหรับบุคลากรในเหมืองถ่านหินใต้ดิน สามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาการจัดการรายวันของบุคลากรและปรับปรุงประสิทธิภาพแรงงานในระหว่างการทำงานปกติ เมื่อเกิดอุบัติเหตุสามารถใช้อุปกรณ์นี้เพื่อค้นหาตำแหน่งของบุคลากรที่ติดอยู่ได้ทันที บทความนี้นำเสนออุปกรณ์ระบุตำแหน่งสำหรับบุคลากรใต้ดินที่ใช้เทคโนโลยี RFID ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่าอุปกรณ์ระบุตำแหน่งกู้ภัย RFID อุปกรณ์นี้สามารถสวมใส่ได้และมีขนาดเล็ก และสามารถใช้เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในงานกู้ภัยใต้ดินได้

1

การออกแบบระบบโดยรวม

1.1

การวิเคราะห์ความต้องการการออกแบบ

ก่อนที่จะออกแบบอุปกรณ์กำหนดตำแหน่งกู้ภัย RFID จำเป็นต้องวิเคราะห์ความต้องการในการวางตำแหน่งและลักษณะทางเทคนิคของบุคลากรในเหมืองถ่านหินใต้ดิน

ในที่สุดก็สามารถออกแบบระบบโดยละเอียดได้ หลังจากการวิเคราะห์โดยละเอียดแล้ว จะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนด 3 ข้อ:

(1) มาพร้อมกับแหล่งจ่ายไฟของตัวเองและมีชั่วโมงการทำงานที่ยาวนาน

เมื่อพิจารณาถึงใต้ดิน

ระยะเวลาที่บุคลากรทำงานตามปกติและความทันเวลาของการปฏิบัติการกู้ภัย

ประสิทธิภาพ ดังนั้น ระบบจะต้องสามารถทำงานได้เกิน 48 ชั่วโมง;

บทคัดย่อ: เนื่องจากสภาพแวดล้อมใต้ดินที่ซับซ้อนและการประยุกต์ใช้การตรวจจับด้วยอินฟราเรดและเครื่องมือตรวจจับสิ่งมีชีวิต การช่วยเหลือด้านความปลอดภัยในเหมืองถ่านหินจึงประสบปัญหามากมาย

ข้อจำกัดคือการพัฒนาอุปกรณ์ระบุตำแหน่งบุคลากรใต้ดินเพื่อช่วยเหลือเหมืองถ่านหินมีบทบาทสำคัญมาก เสนอวิธีการใช้เทคโนโลยีอาร์เอฟไอดี

จากการวิเคราะห์ความต้องการของระบบกำหนดตำแหน่งใต้ดินของเหมืองถ่านหิน โมดูลส่งและโมดูลรับของระบบอยู่ที่

เสนอการออกแบบ เสนอวิธีการออกแบบระบบพลังงานต่ำ อธิบายอัลกอริทึมการกำหนดตำแหน่ง RSSI และอัลกอริทึม KWWN ในเทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งบุคลากร RFID และเสนออัลกอริทึมแบบผสมเพื่อค้นหาบุคลากรใต้ดิน มีการสร้างและจำลองสภาพแวดล้อมการจำลอง และค่า K มีการเปลี่ยนแปลง เมื่อ K=4 ค่าความผิดพลาดในการจัดตำแหน่งบุคลากรจะน้อยที่สุด และระบบสามารถตอบสนองความต้องการในการจัดตำแหน่งกู้ภัยใต้ดินในเหมืองถ่านหิน

(2) ความน่าเชื่อถือสูงและป้องกันการรบกวน เนื่องจากสภาพแวดล้อมใต้ดินที่รุนแรง ความชื้นสูง และแหล่งรบกวนมากมายในระหว่างและหลังเกิดอุบัติเหตุ

อุปกรณ์ระบุตำแหน่งกู้ภัย RFID ต้องมีความน่าเชื่อถือและป้องกันการรบกวนในระดับสูง

(3) จัดเก็บข้อมูลผู้ใช้และรองรับการจัดการผู้ใช้หลายราย โดยทั่วไปจะมีคนงานใต้ดินมากกว่า 100 คนในเหมืองถ่านหินขนาดใหญ่ โดยคำนึงถึงการออกแบบ

เหลือระยะขอบ ดังนั้นอุปกรณ์ระบุตำแหน่งกู้ภัย RFID จะต้องสามารถจัดเก็บข้อมูลผู้ใช้และรองรับฟังก์ชันการจัดการผู้ใช้สำหรับ 150 คน

1.2

การออกแบบระบบโดยรวม

เทคโนโลยี RFID เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารความถี่วิทยุไร้สายที่ค่อนข้างสมบูรณ์ ซึ่งส่วนใหญ่รับรู้ผ่านปรากฏการณ์การมีเพศสัมพันธ์ของสัญญาณความถี่วิทยุในอวกาศ

การส่งข้อมูล เทคโนโลยี RFID ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การระบุแท็กผลิตภัณฑ์ และการป้องกันการโจรกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ ในระบบกำหนดตำแหน่ง สามารถทำเครื่องหมายสัตว์และรถยนต์ได้ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การทำเครื่องหมายสำหรับสัตว์เลี้ยง การจัดการขยะทางการแพทย์ ฯลฯ

การออกแบบโดยรวมของอุปกรณ์ระบุตำแหน่งกู้ภัยโดยใช้เทคโนโลยี RFID แบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งคือเครื่องส่งสัญญาณที่สวมอยู่บนร่างกายของบุคลากรใต้ดิน

อีกส่วนของโมดูลยูนิตคือโมดูลรับสัญญาณสำหรับรับสัญญาณ

(1) เปิดตัวโมดูลยูนิต

แผนภาพบล็อกโดยรวมของการออกแบบโมดูลหน่วยส่งสัญญาณแสดงในรูปที่ 1 รูปที่ 1 แผนภาพโมดูลของหน่วยส่งสัญญาณที่ใช้ RFID

การออกแบบโมดูลหน่วยส่งสัญญาณ RFID ประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ STC, ปุ่ม, การจัดเก็บข้อมูลแท็กล่วงหน้า, อินเทอร์เฟซ SPI, โมดูลส่งข้อมูลความถี่วิทยุ และโมดูลพลังงาน ฯลฯ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ STC ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นหน่วยควบคุมหลัก มันดำเนินการ

ขณะนี้การตรวจจับปุ่มรีเซ็ตและอินพุตปุ่มฟังก์ชันได้ถูกนำมาใช้แล้ว และยังสามารถรับรู้ได้ด้วย

การจัดเก็บข้อมูลแท็กล่วงหน้า เลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ MSP430F413 แกนหลัก

แรงดันไฟฟ้าคือ 3.3 V;

②ปุ่ม

ปุ่มนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการตระหนักถึงฟังก์ชันการกำหนดตำแหน่งการช่วยเหลือ

องค์ประกอบต่างๆ ได้แก่ ปุ่มรีเซ็ต และปุ่มฟังก์ชั่น ปุ่มรีเซ็ต ระบบช่วยเหลือต่างๆ เข้ามา

สถานะเริ่มต้นสามารถเรียกคืนได้เมื่อทำงานผิดปกติและสามารถปุ่มฟังก์ชั่นได้

ส่งสัญญาณแจ้งเหตุเมื่อกด;

3.จัดเก็บข้อมูลฉลากล่วงหน้า ฟังก์ชั่นนี้ใช้สถิติใต้ดินล่วงหน้า

ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับพนักงาน อายุ เพศ ส่วนสูง และมีโรคประจำตัวหรือไม่

ฯลฯ แปลงข้อมูลนี้เป็นข้อมูลไบนารีและเก็บไว้ใน FLASH

ให้เลือก K9F1G08U0 ที่มีความจุ 128 MB อยู่ในความต้องการ

เมื่อส่งข้อมูล ไมโครคอนโทรลเลอร์ STC จะอ่านเฟสใน FLASH ก่อน

ข้อมูลและสุดท้ายข้อมูลจะถูกส่งผ่านโมดูลส่งข้อมูลความถี่วิทยุ

④อินเทอร์เฟซ SPI

อินเทอร์เฟซ SPI คือไมโครคอนโทรลเลอร์และการส่งข้อมูลความถี่วิทยุ

ส่งอินเทอร์เฟซการสื่อสารระหว่างโมดูล

⑤โมดูลการส่งข้อมูล RF

ตั้งแต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ STC SPI

แรงดันไฟสัญญาณสื่อสารไม่ตรงกับสัญญาณที่ส่งสุดท้ายดังนั้น

จำเป็นต้องทราบความถี่ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์และมอดูเลตและดีมอดูเลตสัญญาณ

ในที่สุดสัญญาณจะถูกขยายและส่ง

⑥โมดูลพลังงาน ตัวบ่งชี้ของโมดูลพลังงานคือเพื่อให้แน่ใจว่าการช่วยเหลือใต้ดิน

ปัจจัยสำคัญนอกเหนือจากโมดูลหน่วยส่งสัญญาณในซอฟต์แวร์

นอกเหนือจากการจัดการพลังงานแล้ว โมดูลพลังงานยังต้องได้รับการออกแบบแยกจากกันอีกด้วย

แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟโดยรวมมีเสถียรภาพและเวลาทำงานต่อเนื่องเกิน 48 ชั่วโมง

(2) การรับการออกแบบโมดูล

โมดูลรับยังคงใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ STC เป็นตัวควบคุมหลัก

หน่วยข้อมูลแท็กจะถูกส่งผ่านการสื่อสาร RS232 หลังจากการมอดูเลตและดีโมดูเลชั่น

ส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ STC ไมโครคอนโทรลเลอร์ STC เก็บข้อมูลแท็ก RFID

จัดเก็บไปที่ FLASH รอคำสั่งปุ่มภายนอกเพื่อใช้ LCD เพื่อส่งผ่าน

ข้อมูลแท็กผู้ใช้ที่ประมวลผลโดยไมโครคอนโทรลเลอร์จะปรากฏขึ้นและโมดูลพลังงาน

บล็อกมีหน้าที่รับผิดชอบในการจ่ายไฟของโมดูลรับทั้งหมด ใบเสร็จรับเงินตาม RFID

เมตาโมดูลแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แผนภาพโมดูลหน่วยรับที่ใช้ RFID

2

การออกแบบการใช้พลังงานต่ำและการวางตำแหน่งบุคลากร

2.1

การออกแบบระบบใช้พลังงานต่ำ

โมดูลจ่ายไฟในโมดูลหน่วยส่งสัญญาณแบบ RFID

อย่างแน่นอน ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจว่าระบบสามารถทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานาน

ในการทำงาน ระบบจะต้องได้รับการออกแบบให้ใช้พลังงานต่ำ ระบบใช้พลังงานต่ำ

การออกแบบรวมถึงการออกแบบฮาร์ดแวร์และการออกแบบซอฟต์แวร์ โดยเฉพาะรวมถึง 2

ด้าน:

(1) การเลือกตัวควบคุมหลัก

แกนที่เลือกในการออกแบบนี้

คอนโทรลเลอร์คือ MSP430F413 ซึ่งมีโหมดพลังงานต่ำหลายโหมดที่สามารถทำได้

ตอบโจทย์การทำงานระบบระยะยาว ด้วยแหล่งจ่ายไฟ 2.2 V

MSP430F413 ปัจจุบัน 0.5 μA ในโหมดสแตนด์บาย, โหมดปิดเครื่อง

(การเก็บรักษา RAM) กระแสคือ 0.1 μA, กระแสโหมดรันพลังงานต่ำเป็นพิเศษ

อัตราการไหล 230 μA ดังนั้นในการใช้งานจริง โมดูลหน่วยส่งสัญญาณจึงเป็นเช่นนั้น

กำลังไฟต่ำมากในระหว่างการทำงานปกติ

(2) การออกแบบซอฟต์แวร์ เพื่อให้ตระหนักว่าระบบสามารถบรรลุผลได้ในระยะยาว

การทำงานต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหนึ่งระบบจึงเริ่มเข้าสู่ระดับต่ำสุด

โหมดการทำงานการใช้พลังงาน ขึ้นอยู่กับระบบนาฬิกาของตัวเองในการออกแบบซอฟต์แวร์

ถึงเวลาเข้าโดยไม่รบกวนการป้อนปุ่มภายนอก

โหมดสแตนด์บายและปุ่มปลุกที่ใช้งานอยู่ที่ออกแบบมาสามารถช่วยใต้ดินได้

บุคลากรสามารถทำให้ระบบจากสถานะสแตนด์บายเป็นพลังงานต่ำได้ทันทีเมื่อใช้งาน

โหมดการทำงานของการบริโภค สิ่งนี้ไม่เพียงตอบสนองความต้องการของการช่วยเหลือใต้ดินเท่านั้น แต่ยังตอบสนองความต้องการของการช่วยเหลือใต้ดินอีกด้วย

นอกจากนี้ยังสร้างเงื่อนไขให้ระบบสามารถดำเนินงานสแตนด์บายต่อไปได้