Menurut statistik yang relevan, jumlah korban jiwa akibat kecelakaan kerja di tambang batu bara berada di urutan teratas dalam daftar kecelakaan kerja di negara ini.

Terowongan di bawah tambang sangat kompleks dan terdapat banyak kesulitan dalam melakukan pekerjaan penyelamatan. Pada saat yang sama, pengelolaan personel di bawah tanah di tambang batubara berbeda dengan pengelolaan di permukaan tanah. Di satu sisi, penempatan personel di bawah tanah dibatasi oleh terowongan, sehingga banyak teknologi penempatan personel tidak dapat diwujudkan; di sisi lain, teknologi penempatan personel di bawah tanah membutuhkan ketahanan terhadap interferensi yang lebih tinggi. Ketika terjadi kecelakaan di bawah tanah di tambang batubara, metode pencarian dan penyelamatan yang paling umum digunakan adalah detektor inframerah. Prinsip penggunaan detektor inframerah adalah untuk mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia untuk mencapai tujuan penempatan dan penyelamatan. Namun, karena kurangnya langkah-langkah keselamatan di tambang batubara, keberadaan gas akan menyebabkan perambatan inframerah melemah, dan juga rentan terhadap interferensi dari sumber panas inframerah lain di bawah tanah, sehingga kurang efisien dalam penggunaan sebenarnya. Selain detektor inframerah, detektor kehidupan juga umum digunakan. Detektor ini terutama mendeteksi gelombang frekuensi ultra-rendah yang dipancarkan oleh jantung manusia untuk menemukan orang. Gelombang mikro memiliki daya tembus yang kuat, tetapi juga dapat mendeteksi beberapa orang dengan detak jantung yang lemah. Beberapa masalah muncul. Dalam situasi ini, sebuah perangkat yang mampu melakukan penentuan posisi secara real-time telah dikembangkan untuk personel tambang batubara bawah tanah. Perangkat ini dapat digunakan untuk menyelesaikan manajemen personel sehari-hari dan meningkatkan efisiensi kerja selama pekerjaan normal; ketika terjadi kecelakaan, perangkat ini dapat digunakan untuk segera menemukan personel yang terjebak. Artikel ini mengusulkan perangkat pencari lokasi untuk personel bawah tanah berdasarkan teknologi RFID, yang selanjutnya disebut sebagai perangkat pencari lokasi penyelamatan RFID. Perangkat ini dapat dikenakan dan berukuran kecil, serta dapat digunakan sebagai komponen penting dalam pekerjaan penyelamatan bawah tanah.

1

Desain sistem secara keseluruhan

1.1

Analisis persyaratan desain

Sebelum mendesain perangkat penentuan posisi penyelamatan RFID, perlu dilakukan analisis terhadap kebutuhan penentuan posisi dan karakteristik teknis personel tambang batubara bawah tanah.

Akhirnya, desain sistem yang detail dapat dibuat. Setelah analisis mendetail, 3 persyaratan harus dipenuhi:

(1) Dilengkapi dengan catu daya sendiri dan memiliki jam kerja yang panjang

Mempertimbangkan bawah tanah

Lamanya waktu kerja personel dalam pekerjaan normal dan ketepatan waktu operasi penyelamatan.

kinerja, jadi sistem harus mampu bekerja selama lebih dari 48 jam;

Abstrak: Karena lingkungan bawah tanah yang kompleks dan penerapan instrumen deteksi inframerah dan deteksi kehidupan, penyelamatan keselamatan di tambang batubara menghadapi banyak masalah.

Keterbatasan, pengembangan perangkat penentuan posisi personel bawah tanah untuk penyelamatan tambang batubara memainkan peran 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 adalah...

Desain yang diusulkan mencakup metode desain sistem daya rendah, algoritma penentuan posisi RSSI dan algoritma KWWN dalam teknologi penentuan posisi personel RFID dijelaskan, dan algoritma hibrida diusulkan untuk menemukan personel bawah tanah. Lingkungan simulasi dibangun dan disimulasikan, dan nilai K diubah. Ketika K=4, nilai kesalahan untuk penentuan posisi personel adalah yang terkecil, dan sistem dapat memenuhi kebutuhan penentuan posisi penyelamatan bawah tanah di tambang batubara.

(2) Keandalan tinggi dan anti-interferensi. Karena lingkungan bawah tanah yang keras, kelembaban tinggi dan banyak sumber interferensi selama dan setelah kecelakaan,

Perangkat penentuan posisi penyelamatan RFID harus memiliki tingkat keandalan dan ketahanan terhadap interferensi yang tinggi;

(3) Menyimpan informasi pengguna dan mendukung manajemen multi-pengguna. Umumnya terdapat lebih dari 100 pekerja bawah tanah di tambang batubara besar. Mempertimbangkan desain

Masih ada margin yang tersisa, sehingga perangkat penentuan posisi penyelamatan 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 label produk dan anti-pencurian elektronik. Dalam sistem penentuan posisi, hewan dan mobil dapat ditandai. Aplikasi tipikal meliputi penandaan hewan peliharaan, pengelolaan limbah medis, dan lain sebagainya.

Desain keseluruhan perangkat penentuan posisi penyelamatan berbasis teknologi RFID terbagi menjadi dua bagian. Bagian pertama adalah pemancar yang dikenakan di tubuh personel bawah tanah.

Bagian lain dari modul unit tersebut adalah modul penerima untuk menerima sinyal.

(1) Modul unit peluncuran

Diagram blok keseluruhan dari desain modul unit pemancar ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1 Diagram modul unit pemancar berbasis RFID

Desain modul unit pemancar RFID mencakup mikrokontroler STC, tombol, penyimpanan awal informasi tag, antarmuka SPI, modul pengirim informasi frekuensi radio, dan modul daya, dll.

①Mikrokontroler STC Mikrokontroler adalah unit kontrol inti. Mikrokontroler mengimplementasikan

Deteksi input tombol reset dan tombol fungsi kini telah diimplementasikan, dan juga mewujudkan hal-hal berikut:

Pra-penyimpanan informasi tag. Pilih mikrokontroler MSP430F413, inti

Tegangan suplai adalah 3,3 V;

②Tombol

Tombol tersebut merupakan faktor penting dalam mewujudkan fungsi penentuan posisi penyelamatan.

Elemen-elemen, termasuk tombol reset dan tombol fungsi, sistem bantuan tombol reset di

Keadaan awal dapat dipulihkan saat terjadi gangguan, dan tombol fungsi dapat diaktifkan.

Mengirimkan sinyal bahaya saat ditekan;

③Penyimpanan awal informasi label. Fungsi ini menggunakan statistik bawah tanah terlebih dahulu.

Informasi terkait karyawan, usia, jenis kelamin, tinggi badan, dan ada atau tidaknya penyakit penyerta.

dll., ubah informasi ini menjadi informasi biner dan simpan di FLASH.

Pilih K9F1G08U0 dengan kapasitas 128 MB. Jika diperlukan

Saat mengirim informasi, mikrokontroler STC pertama-tama membaca fase di FLASH.

informasi, dan akhirnya informasi tersebut dikirimkan melalui modul pengirim informasi frekuensi radio;

④ Antarmuka SPI

Antarmuka SPI adalah mikrokontroler yang mentransmisikan informasi melalui frekuensi radio.

Mengirim antarmuka komunikasi antar modul;

⑤Modul pengirim informasi RF

Karena mikrokontroler STC SPI

Tegangan sinyal komunikasi tidak sesuai dengan sinyal yang ditransmisikan akhir, sehingga

Penting untuk menentukan frekuensi yang dibutuhkan untuk sintesis serta memodulasi dan mendemodulasi sinyal.

Terakhir, sinyal diperkuat dan dikirim;

⑥Modul daya. Indikator modul daya ini untuk memastikan penyelamatan di bawah tanah.

Faktor-faktor kunci, selain modul unit pemancar sinyal dalam perangkat lunak

Selain manajemen daya, modul daya juga perlu dirancang secara independen agar

Tegangan catu daya secara keseluruhan stabil dan waktu kerja terus menerus melebihi 48 jam.

(2) Desain modul penerima

Modul penerima masih menggunakan mikrokontroler STC sebagai pengendali inti.

Pada unit tersebut, 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 agar dapat diproses.

Informasi tag pengguna yang diproses oleh mikrokontroler ditampilkan, dan modul daya

Blok ini bertanggung jawab atas pasokan daya untuk seluruh modul penerima. Penerimaan berbasis RFID

Meta-modul tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Diagram modul unit penerima berbasis RFID

2

Desain dan implementasi penempatan personel dengan konsumsi daya rendah.

2.1

Desain sistem dengan konsumsi daya rendah.

Modul catu daya pada modul unit pemancar berbasis RFID

sudah pasti, jadi untuk memastikan sistem dapat bekerja stabil dalam jangka waktu lama

Agar dapat beroperasi, sistem harus dirancang untuk konsumsi daya rendah. Sistem konsumsi daya rendah

Desain mencakup desain perangkat keras dan desain perangkat lunak, khususnya termasuk 2

aspek:

(1) Pemilihan pengontrol inti

Inti yang dipilih dalam desain ini

Pengontrolnya adalah MSP430F413, yang memiliki beberapa mode daya rendah yang dapat

Penuhi kebutuhan kerja sistem jangka panjang. Dengan catu daya 2,2 V,

Konsumsi arus MSP430F413 adalah 0,5 μA dalam mode siaga dan mode mati.

Arus (retensi RAM) adalah 0,1 μA, arus mode operasi daya ultra-rendah.

Arus yang mengalir adalah 230 μA. Oleh karena itu, dalam aplikasi praktis, modul unit transmisi adalah...

Konsumsi daya sangat rendah selama pengoperasian normal;

(2) Desain perangkat lunak Untuk mewujudkan agar sistem dapat mencapai jangka panjang

pengoperasian terus menerus dalam jangka waktu tertentu, sehingga sistem mulai memasuki kondisi ultra-rendah.

Mode operasi konsumsi daya, berdasarkan sistem jam internalnya sendiri dalam desain perangkat lunak.

Untuk mengatur waktu, masuk tanpa gangguan entri tombol eksternal.

Mode siaga, dan tombol pengaktifan aktif yang dirancang dapat membantu di bawah tanah.

Saat menggunakannya, personel dapat langsung mengalihkan sistem dari status siaga ke daya rendah.

mode kerja konsumsi. Ini tidak hanya memenuhi kebutuhan penyelamatan bawah tanah, tetapi juga

Hal ini juga menciptakan kondisi agar sistem dapat terus melakukan pekerjaan siaga.