Theo số liệu thống kê liên quan, số thương vong do tai nạn lao động trong các mỏ than đứng đầu danh sách các tai nạn lao động trong cả nước.

Các đường hầm dưới mỏ rất phức tạp và việc thực hiện công tác cứu hộ gặp nhiều khó khăn. Đồng thời, việc quản lý nhân sự dưới lòng đất trong các mỏ than khác với việc quản lý trên mặt đất. Một mặt, việc định vị nhân sự dưới lòng đất bị hạn chế bởi đường hầm, do đó nhiều công nghệ định vị nhân sự không thể thực hiện được; mặt khác, công nghệ định vị nhân sự dưới lòng đất đòi hỏi khả năng chống nhiễu cao hơn. Khi xảy ra tai nạn dưới lòng đất trong mỏ than, phương pháp tìm kiếm và cứu hộ được sử dụng phổ biến nhất là máy dò hồng ngoại. Nguyên tắc sử dụng máy dò hồng ngoại là phát hiện bức xạ hồng ngoại phát ra từ cơ thể người để đạt được mục đích định vị và cứu hộ. Tuy nhiên, do thiếu các biện pháp an toàn trong mỏ than, sự hiện diện của khí sẽ làm suy yếu sự lan truyền của tia hồng ngoại, và nó cũng dễ bị nhiễu từ các nguồn nhiệt hồng ngoại khác dưới lòng đất, khiến hiệu quả sử dụng thực tế kém hơn. Ngoài máy dò hồng ngoại, máy dò sự sống cũng thường được sử dụng. Chúng chủ yếu phát hiện sóng siêu tần số thấp phát ra từ tim người để định vị người. Sóng vi ba có khả năng xuyên thấu mạnh, nhưng chúng cũng có thể phát hiện một số người có nhịp tim yếu. Trong tình huống này, một thiết bị có khả năng định vị thời gian thực đã được phát triển cho nhân viên hầm mỏ than. Thiết bị này có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề quản lý nhân sự hàng ngày và nâng cao hiệu quả lao động trong điều kiện làm việc bình thường; khi xảy ra tai nạn, thiết bị này có thể được sử dụng để nhanh chóng xác định vị trí của những người bị mắc kẹt. Bài báo này đề xuất một thiết bị định vị cho nhân viên hầm mỏ dựa trên công nghệ RFID, sau đây gọi là thiết bị định vị cứu hộ RFID. Thiết bị này có thể đeo được, kích thước nhỏ gọn và có thể được sử dụng như một thành phần cần thiết trong công tác cứu hộ hầm mỏ.

1

Thiết kế hệ thống tổng thể

1.1

Phân tích yêu cầu thiết kế

Trước khi thiết kế thiết bị định vị cứu hộ RFID, cần phải phân tích nhu cầu định vị và đặc điểm kỹ thuật của nhân viên hầm mỏ than.

Cuối cùng, có thể lập ra một thiết kế hệ thống chi tiết. Sau khi phân tích chi tiết, cần đáp ứng 3 yêu cầu:

(1) Có nguồn điện riêng và thời gian hoạt động lâu dài

Xét đến hệ thống tàu điện ngầm

Thời gian làm việc của nhân viên trong điều kiện làm việc bình thường và tính kịp thời của các hoạt động cứu hộ.

về hiệu suất, do đó hệ thống phải có khả năng hoạt động liên tục trong hơn 48 giờ;

Tóm tắt: Do môi trường dưới lòng đất phức tạp và việc ứng dụng các thiết bị dò tìm hồng ngoại và phát hiện sự sống, công tác cứu hộ an toàn trong các mỏ than gặp phải nhiều khó khăn.

Tuy nhiên, do hạn chế, việc phát triển thiết bị định vị nhân lực dưới lòng đất phục vụ công tác cứu hộ mỏ than đóng vai trò rất quan trọng. Phương pháp được đề xuất dựa trên công nghệ RFID.

Dựa trên phân tích nhu cầu của hệ thống định vị ngầm trong mỏ than, mô-đun gửi và mô-đun nhận của hệ thống được thiết kế như sau:

Bài báo đề xuất thiết kế, phương pháp thiết kế hệ thống tiết kiệm năng lượng, trình bày chi tiết thuật toán định vị RSSI và thuật toán KWWN trong công nghệ định vị người bằng RFID, đồng thời đề xuất thuật toán lai để định vị người làm việc dưới lòng đất. Môi trường mô phỏng được xây dựng và thực hiện mô phỏng, đồng thời giá trị K được thay đổi. Khi K=4, giá trị sai số định vị người là nhỏ nhất, và hệ thống có thể đáp ứng nhu cầu định vị cứu hộ dưới lòng đất trong các mỏ than.

(2) Độ tin cậy cao và khả năng chống nhiễu. Do môi trường ngầm khắc nghiệt, độ ẩm cao và nhiều nguồn gây nhiễu trong và sau sự cố,

Thiết bị định vị cứu hộ RFID cần có độ tin cậy cao và khả năng chống nhiễu tốt;

(3) Lưu trữ thông tin người dùng và hỗ trợ quản lý nhiều người dùng. Thông thường có hơn 100 công nhân làm việc dưới lòng đất trong các mỏ than lớn. Xem xét thiết kế

Vẫn còn một khoảng dung sai, vì vậy thiết bị định vị cứu hộ RFID phải có khả năng lưu trữ thông tin người dùng và hỗ trợ các chức năng quản lý người dùng cho 150 người.

1.2

Thiết kế hệ thống tổng thể

Công nghệ RFID là một công nghệ truyền thông tần số vô tuyến không dây tương đối hoàn thiện, chủ yếu được thực hiện thông qua hiện tượng ghép nối tín hiệu tần số vô tuyến trong không gian.

Truyền tải thông tin. Công nghệ RFID được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như nhận dạng thẻ sản phẩm và chống trộm điện tử. Trong hệ thống định vị, động vật và ô tô có thể được đánh dấu. Các ứng dụng điển hình bao gồm đánh dấu thú cưng, quản lý chất thải y tế, v.v.

Thiết kế tổng thể của thiết bị định vị cứu hộ dựa trên công nghệ RFID được chia thành hai phần. Một phần là bộ phát được đeo trên người của nhân viên làm việc dưới lòng đất.

Phần còn lại của mô-đun thiết bị là mô-đun thu tín hiệu.

(1) Mô-đun đơn vị phóng

Sơ đồ khối tổng thể của thiết kế mô-đun bộ phát được thể hiện trong Hình 1. Hình 1 Sơ đồ mô-đun của bộ phát dựa trên RFID

Thiết kế mô-đun bộ phát RFID bao gồm vi điều khiển STC, các nút bấm, bộ nhớ lưu trữ thông tin thẻ, giao diện SPI, mô-đun gửi thông tin tần số vô tuyến và mô-đun nguồn, v.v.

① Bộ vi điều khiển STC: Bộ vi điều khiển là đơn vị điều khiển cốt lõi. Nó thực hiện các chức năng sau:

Chức năng phát hiện tín hiệu đầu vào từ nút reset và nút chức năng hiện đã được triển khai, đồng thời cũng thực hiện được...

Lưu trữ trước thông tin thẻ. Chọn vi điều khiển MSP430F413, lõi

Điện áp nguồn là 3,3 V;

②Nút

Nút bấm là một yếu tố quan trọng trong việc thực hiện chức năng định vị cứu hộ.

Các thành phần, bao gồm nút đặt lại và nút chức năng, nút đặt lại hỗ trợ hệ thống trong

Trạng thái ban đầu có thể được khôi phục khi hoạt động bất thường, và nút chức năng có thể được sử dụng.

Khi nhấn nút, thiết bị sẽ gửi tín hiệu cầu cứu;

③ Lưu trữ trước thông tin nhãn. Chức năng này sử dụng số liệu thống kê ngầm trước đó.

Thông tin liên quan đến nhân viên, tuổi tác, giới tính, chiều cao và liệu có mắc bệnh nền hay không.

vân vân, chuyển đổi thông tin này thành thông tin nhị phân và lưu trữ trong bộ nhớ FLASH.

Hãy chọn K9F1G08U0 với dung lượng 128 MB.

Khi gửi thông tin, vi điều khiển STC trước tiên đọc pha trong bộ nhớ FLASH.

Thông tin, và cuối cùng thông tin được gửi đi thông qua mô-đun truyền thông tin tần số vô tuyến;

④Giao diện SPI

Giao diện SPI là giao diện truyền thông tin tần số vô tuyến và vi điều khiển.

Gửi giao diện giao tiếp giữa các mô-đun;

⑤ Mô-đun gửi thông tin RF

Kể từ bộ vi điều khiển STC SPI

Điện áp tín hiệu truyền thông không khớp với tín hiệu truyền đi cuối cùng, do đó

Cần phải xác định tần số cần thiết cho quá trình tổng hợp, điều chế và giải điều chế tín hiệu.

Cuối cùng, tín hiệu được khuếch đại và gửi đi;

⑥ Mô-đun nguồn. Đèn báo của mô-đun nguồn nhằm đảm bảo hoạt động cứu hộ dưới lòng đất.

Các yếu tố chính, ngoài mô-đun bộ phận truyền tín hiệu trong phần mềm, còn bao gồm:

Ngoài việc quản lý nguồn điện, mô-đun nguồn cũng cần được thiết kế độc lập để...

Điện áp nguồn tổng thể ổn định và thời gian hoạt động liên tục vượt quá 48 giờ.

(2) Thiết kế mô-đun nhận

Mô-đun thu vẫn sử dụng vi điều khiển STC làm bộ điều khiển trung tâm.

Thông tin thẻ được gửi qua giao tiếp RS232 sau khi điều chế và giải điều chế.

Gửi tín hiệu đến vi điều khiển STC. Vi điều khiển STC sẽ lưu trữ thông tin thẻ RFID.

Lưu vào bộ nhớ FLASH, chờ lệnh từ nút bấm ngoài để sử dụng màn hình LCD.

Thông tin thẻ người dùng được xử lý bởi vi điều khiển sẽ được hiển thị, và mô-đun nguồn.

Khối này chịu trách nhiệm cung cấp nguồn điện cho toàn bộ mô-đun nhận. Biên nhận dựa trên RFID

Mô-đun meta được thể hiện trong Hình 2.

Hình 2. Sơ đồ mô-đun bộ thu dựa trên RFID.

2

Thiết kế và triển khai hệ thống định vị nhân sự tiết kiệm năng lượng.

2.1

Thiết kế hệ thống tiêu thụ điện năng thấp

Mô-đun nguồn điện trong mô-đun bộ phát dựa trên RFID

Điều này chắc chắn đúng, vì vậy để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài.

Để hoạt động, hệ thống phải được thiết kế để tiêu thụ điện năng thấp. Hệ thống tiêu thụ điện năng thấp

Thiết kế bao gồm thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm, cụ thể bao gồm 2.

diện mạo:

(1) Lựa chọn bộ điều khiển lõi

Lõi được lựa chọn trong thiết kế này

Bộ điều khiển là MSP430F413, có nhiều chế độ tiết kiệm năng lượng khác nhau có thể

Hãy cùng tìm hiểu về khả năng hoạt động lâu dài của hệ thống. Với nguồn điện 2.2 V,

Dòng điện tiêu thụ của MSP430F413 là 0,5 μA ở chế độ chờ và chế độ tắt máy.

Dòng điện (duy trì RAM) là 0,1 μA, dòng điện chế độ hoạt động siêu tiết kiệm năng lượng.

Dòng điện là 230 μA. Do đó, trong các ứng dụng thực tế, mô-đun đơn vị truyền tải là

Mức tiêu thụ điện năng rất thấp trong điều kiện hoạt động bình thường;

(2) Thiết kế phần mềm Để hệ thống có thể đạt được hiệu quả lâu dài

hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian, do đó hệ thống bắt đầu chuyển sang chế độ siêu thấp.

Chế độ hoạt động tiêu thụ điện năng, dựa trên hệ thống đồng hồ riêng trong thiết kế phần mềm.

Để nhập thời gian mà không cần nhấn nút bên ngoài.

Chế độ chờ và nút đánh thức chủ động được thiết kế có thể hỗ trợ hoạt động dưới lòng đất.

Nhân viên có thể ngay lập tức chuyển hệ thống từ trạng thái chờ sang chế độ tiết kiệm năng lượng khi sử dụng.

chế độ hoạt động tiêu thụ điện năng. Điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu cứu hộ dưới lòng đất mà còn...

Điều này cũng tạo điều kiện để hệ thống tiếp tục thực hiện công việc ở chế độ chờ.