Научная статья на тему 'СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРСОНАЛА ОБЪЕКТА ЭНЕРГЕТИКИ ПО ПРИНЦИПУ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ'

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРСОНАЛА ОБЪЕКТА ЭНЕРГЕТИКИ ПО ПРИНЦИПУ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
99
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЪЕКТ ЭНЕРГЕТИКИ / ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ / МОДУЛЯЦИОННОЕ УРАВНЕНИЕ / КАНАЛ СВЯЗИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Журавлев Денис Евгеньевич, Горбунова Марина Иосифовна, Зыков Владимир Иванович

Статья посвящена вопросам организации системы контроля персонала в помещениях объектов энергетики с использованием технологии радиочастотной идентификации (RFID - Radio Frequency Identification). Основными компонентами данной системы являются RFID-считыватели и RFID-метки, закреплённые на одежде персонала. В процессе задействованы системы видеонаблюдения, управления и контроля доступа на объекте энергетики. Информационно-управляющая система оповещения на объекте энергетики в штатных условиях работы объекта позволяет повысить качество управления производственными и технологическими процессами за счёт использования системы видеонаблюдения и контроля доступа, а в случае возникновения пожара или чрезвычайной ситуации выстраивает безопасный маршрут движения до эвакуационного выхода и даёт информацию о нахождении людей в помещении.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Журавлев Денис Евгеньевич, Горбунова Марина Иосифовна, Зыков Владимир Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

POWER FACILITY PERSONNEL CONTROL SYSTEM USING RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION

Purpose. The article is devoted to theSR = -100 dBW, kE = 0.5) and tags with antennas in the2 2development of a power facility personnel controlsystem using radio frequency identification technology (RFID). The main components of this system are RFID readers and RFID tags attached to personnel's clothing. The process involves video surveillance, monitoring and access control systems at a power facility.The alert and information control system at a power facility under normal operating conditions can improve the quality of production and technological process management through the use of a video surveillance system and access control, and in case of a fire or emergency it plots a safe route to the emergency exit and provides information about the presence of people in the room.Methods. Based on calculations, the dependence of the values of energy and modulating range parameters on the choice of RFID tags and readers for various conditions of use is obtained. Findings. Calculation, using formulas (1) andfor the values of the stationary reader parameters in the 900 MHz range ( P = 1 W, G R = 4, λ = 30 cm,form of half-wave dipoles ( A e = 0.01 m , ∆σ = 0.06 m ,S = 30 μW) allows obtaining the energy range RE ≈ 7 m,and the modulation range R M ≈ 25 m. In the designprocess the use of formulas (1) - (5) allows determiningthe RFID equipment technical parameters, which provide the required coverage range.Research application field. It is advisable to include the results of the study in the research and development work of the research organizations of EMERCOM of Russia and other ministries and departments.Conclusions. The development of the system for personnel warning and access control at a power facility using radio frequency identification will make it possible not only to ensure production and technological process control, having information about the exact people ' s location, but also to evacuate personnel to a safe area in case of a fire or emergency.

Текст научной работы на тему «СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРСОНАЛА ОБЪЕКТА ЭНЕРГЕТИКИ ПО ПРИНЦИПУ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ»

УДК 614.8

DOI 10.25257/FE.2021.3.5-12

ЖУРАВЛЕВ Денис Евгеньевич

Департамент информационных технологий и связи МЧС России, Москва, Россия E-mail\ zhuravlev@mchs.gov.ru

ГОРБУНОВА Марина Иосифовна

Кандидат педагогических наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail\ marina_gorbunova_57@inbox.ru

ЗЫКОВ Владимир Иванович

Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail, zykov01@mail.ru

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПЕРСОНАЛА ОБЪЕКТА ЭНЕРГЕТИКИ ПО ПРИНЦИПУ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

Статья посвящена вопросам организации системы контроля персонала в помещениях объектов энергетики с использованием технологии радиочастотной идентификации (RFID - Radio Frequency Identification). Основными компонентами данной системы являются RFID-считыватели и RFID-метки, закреплённые на одежде персонала. В процессе задействованы системы видеонаблюдения, управления и контроля доступа на объекте энергетики.

Информационно-управляющая система оповещения на объекте энергетики в штатных условиях работы объекта позволяет повысить качество управления производственными и технологическими процессами за счёт использования системы видеонаблюдения и контроля доступа, а в случае возникновения пожара или чрезвычайной ситуации выстраивает безопасный маршрут движения до эвакуационного выхода и даёт информацию о нахождении людей в помещении.

Ключевые слова: объект энергетики, пожарная безопасность, энергетическое уравнение, модуляционное уравнение, канал связи.

По статистическим данным, большая часть аварий или нештатных ситуаций на объектах энергетического комплекса возникают по причине халатного отношения сотрудников [1, 2]. Исходя из анализа возможных причин аварий в системе «человек-машина», можно сделать вывод, что около 60 % является следствием ошибок персонала объектов. Энергетическая сфера - не исключение, процент аварий по вине персонала достаточно велик [3].

Анализ существующей практики эксплуатации объектов энергетики показывает, что наиболее тяжкие по своим последствиям внештатные ситуации, имевшие наименьшую долю вероятности, но причинившие существенный ущерб, напрямую коррелируют с действиями сотрудников, поэтому можно сделать вывод, что значительный процент безопасной работы объекта энергетики напрямую зависит от работы персонала. Сотрудники несут большую ответственность как за свою безопасность, так и за безопасность объекта и окружающей среды.

Главная цель объекта энергетики - обеспечение бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. Специфика объекта энергетики -непрерывность производственного процесса и безопасность производства, так как аварии на таких объектах нарушают жизнедеятельность большой части населения, как в области обеспечения их комфортного проживания, так и в сфере их занятости, что в итоге может сказаться на благополучии целых населённых пунктов.

Обеспечение контроля доступа и координации перемещения персонала на объекте энергетики позволит повысить качество работы сотрудников, обеспечить своевременное оповещение о внештатных ситуациях, проводить эвакуацию в безопасную зону при возникновении угрозы жизни, а при проведении мероприятий по поиску людей - уменьшить время их обнаружения [3, 4]. Для этого должна быть использована комплексная информационно-управляющая система оповещения и контроля перемещения персонала на объекте энергетики, построенная на основе RFID-технологий.

Зона покрытия систем сотовой связи достаточно велика, для определения точного местоположения абонента используются системы GPS, ГЛОНАСС и т. д. Вместе с тем сотовые сети связи зачастую имеют слабый уровень сигнала на объекте из-за большого количества массивных перекрытий и технологических помещений. Также при организации системы поиска людей при пожаре или чрезвычайной ситуации в многоэтажных административных зданиях объекта энергетики аппараты сотовых сетей связи не способны дать достоверную информацию об этаже, на котором находится абонент [5].

Система, построенная на принципах технологий RFID, включённых в единую сеть связи, этого недостатка лишена.

Развитие технологии RFID привело к образованию систем нескольких типов, которые можно классифицировать разными способами. Сам по себе

©Журавлев Д. Е., Горбунова М.И., Зыков В. И., 2021

5

термин ЯИО объединяет достаточно большой класс устройств идентификации.

Направления применения ЯИО менялись по мере развития технологий. Каждая сфера применения накладывает определённые узконаправленные требования к аппаратной части. Анализ особенностей технологии ЯИО, как в целях дальнейшего применения, так и для проектирования и разработки аппаратуры, может быть основан на изучении её функциональных возможностей на основе технических характеристик. Усложняет задачу огромный спектр применения данной технологии, но есть и основные общие для всех применений ЯИО характеристики. К ним относятся стоимость аппаратной части, массогабаритные характеристики, а также технические параметры (дальность считывания меток, быстродействие аппаратуры, надёжность и отказоустойчивость канала связи).

Считыватели и метки входят в состав всех систем ЯИО. В рассматриваемом нами случае метки прикрепляются к одежде персонала, поэтому к ним применяются существенные ограничения по исполнению, размерам и стоимости. Считыватели, размещённые в здании, получают информацию из памяти меток, прикреплённых к объектам наблюдения [6].

Метка принимает энергию, а также обеспечивает обработку сигналов информации и синхронизации, передаваемых считывателем. После анализа и обработки информации метка транслирует её считывателю в виде идентификационного кода или его части. Считыватель принимает информацию и передаёт на сервер, который отвечает за излучение мощности, передачу информации и сигналов синхронизации [7]. Передаваемая информация обеспечивает идентификацию общего пула меток и реализует антиколлизионные алгоритмы, тогда как сигналы синхронизации обеспечивают работу цифровой части электронной схемы метки. Классификация чиповых меток приведена на рисунке 1.

Чиповые метки вызывают наибольший интерес по двум причинам:

1) в метке должен быть установлен достаточно большой объём памяти для хранения информации об уникальном идентификационном номере большого числа объектов идентификации;

2) возможности считывателя должны обеспечивать считывание информации с большого количества меток, расположенных в его зоне действия.

Активные метки имеют наилучшие характеристики. Дальность может достигать нескольких километров, а связь со считывателем надёжная и быстрая. Однако наличие источника питания и передатчика приводит к высокой стоимости.

Полуактивные метки по сравнению с пассивными имеют более высокую дальность (до нескольких десятков метров) и в связи с этим достаточно широкие функциональные возможности. Однако это также приводит к повышению их стоимости. Необходимо, чтобы считыватель был способен одновременно считывать множество меток, находящихся в зоне его действия; причём метки могут размещаться вблизи друг от друга. Наилучшим способом решения такой задачи - коллизии сигналов - является наделение самих меток некоторым интеллектом [8, 9].

Функции элементов, их основные характеристики и ограничения, которые определяют их проектирование, в общем виде можно разделить на общие для всех элементов (сеть передачи информации; административные регламенты; техническое исполнение; стоимостные показатели; быстродействие, надёжность и совместимость аппаратуры) и внутренние процессы элемента (реализация антиколлизионных алгоритмов; обработка командных протоколов; излучаемая и передаваемая мощность, синхронизация и информация).

Функции считывателя и метки взаимно дополняют друг друга. Внутренние функции, как метки, так и считывателя, включают алгоритмы верхнего уровня и командные протоколы, необходимые для идентификации одной или множества меток, находящихся в зоне действия считывателя.

Мы рассмотрим только те компоненты системы, которые непосредственно связаны с меткой (рис. 2), а именно:

- система сбора информации (host);

- считыватель (reader);

- метка (tag);

- канал распространения, посредством которого взаимодействуют считыватель и метки (channel).

Рисунок 1. Классификация чиповых меток с интегральной микросхемой Figure 1. Classification of chip tags with an integrated microcircuit

Рисунок2. Основные компоненты системы RFID Figure 2. Main components ofthe RFID system

Для изучения работы меток RFID мы должны определить мощность, принимаемую антенной метки. Часть этой мощности, необходимую для обеспечения собственных энергетических потребностей и обнаружения информации, метка поглощает. Другую часть мощности, необходимую для передачи информации считывателю, она отражает. Для понимания этих процессов необходимо прежде всего определить мощность в метке, которая обеспечивается считывателем за счёт излучения им энергии. Мы должны также определить мощность, поступающую в нагрузку метки.

Рассмотрим процесс отражения мощности обратно к считывателю, необходимый для осуществления его связи с меткой.

Дальность действия типа аппаратуры с совмещённой приёмо-передающей частью антенны считывателя и пассивными метками напрямую зависит от характеристик и параметров этой аппаратуры, и описывается двумя уравнениями.

Первое уравнение (1) - «энергетическое», описывает характеристики прямой линии (forward line) -канал доставки энергии от считывателя к метке. Эта энергия необходима для обеспечения питания активных элементов чипа.

Как правило, это уравнение ограничивает дальность действия систем RFID с чиповыми метками:

Яг

kEPGRAe 4п S

(1)

где RE - энергетическая дальность считывания метки; kE - энергетический коэффициент; P - мощность генератора считывателя; GR - коэффициент усиления антенны считывателя; Ae - эффективная площадь антенны; S - чувствительность метки.

Формула (1) по сути представляет собой уравнение радиосвязи, отличие лишь в том, что в нашем случае в формулу введён энергетический коэффициент kE. Он нужен для того, чтобы учитывать соотношение между мощностью сигнала, поступающей в нагрузку антенны (чип) и отражённой по принципу действия технологии RFID мощностью, содержащей информацию об объекте идентификации.

Чувствительность S является мощностью на выходе антенны метки. Она гарантирует минимально необходимое энергопитание подсоединённого к антенне чипа.

Уравнение (2) - «модуляционное», характеризует обратную линию (reverse line). Обратная линия -приём считывателем сигнала, отражённого от метки, модулированного кодами идентификации или данных метки:

Км -

PGgX Аа

Ms,

(2)

R /

м '

PG2Rk2 (4%fSR

где RM - модуляционная дальность считывания метки; X - длина электромагнитной волны сигнала; До = о - о . - вариация эффективной поверхности

max min г т т г

рассеивания антенны метки (ЭПР); SR - рабочая чувствительность приёмника считывателя; о и о . -

г 1 max min

максимальные и минимальные значения ЭПР, они описывают параметры, которые обеспечиваются вариацией нагрузки (чипом) и модуляцией обратного рассеяния антенны метки. Специфика уравнения (2) состоит в вариации ЭПР. Если исключить процесс модуляции ЭПР (то есть До = 0 и о = о), то уравнение (2) примет вид традиционного уравнения радиолокации.

Рабочая чувствительность считывателя SR учитывает соотношение сигнал/шум, необходимое для достижения безошибочной идентификации номера метки. Расчёты показывают, что для 100-битного номера и достоверности считывания метки 0,9999 соотношение сигнал/шум должно быть не менее 20 дБ.

Энергетическое уравнение (1) описывает максимальную дальность действия аппаратуры RFID с пассивным чипом. Дальность достигается угловым и поляризационным согласованием антенн считывателя и метки, а также согласованием импедансов антенны и чипа метки. В свою очередь, модуляционное уравнение (2) характеризует максимальную дальность действия аппаратуры RFID с полуактивными метками, элемент питания которых обеспечивает энергопотребление чипа.

Технологии RFID в UHF и микроволновом диапазонах используют радиочастоты 433 МГц, 860960 МГц, 2,45 ГГц и 5,78 ГГц. Анализ технических характеристик аппаратуры показывает, что дальность её действия значительно различается в зависимости от диапазона несущих частот. В процессе выбора конечной аппаратуры имеет смысл рассмотреть зависимость дальности действия систем RFID от несущей частоты или длины волны сигнала. Для этого предположим, что:

- параметры P и GR считывателя будем считать фиксированными. Данное предположение позволяет сравнивать системы с равными энергетическими потенциалами и пространственными зонами считывания;

- эффективная площадь Ae и вариация ЭПР До антенны метки пропорциональны квадрату длины волны сигнала X, то есть A ~ k X„ и До ~ kX2, где k

1 e 12 2 ' 1

и k2 - коэффициенты пропорциональности. Данное предположение справедливо в большинстве практических случаев [10, 11].

С учётом изложенного уравнения (1) и (2) можно записать в следующем виде:

Из этого можно сделать вывод, что при прочих равных условиях дальность действия систем ЯИО с пассивными и полуактивными чиповыми метками примерно пропорциональна длине волны сигнала.

В системах ЯИО глубина модуляции сигнала не является основной технической характеристикой аппаратуры. Этот параметр используется лишь в описаниях радиоинтерфейсов - протоколов обмена командами и данными между считывателем и меткой. Однако глубина модуляции сигнала воздействует на величину энергетического коэффициента который, исходя из уравнения (1), напрямую влияет на энергетическую дальность действия RE системы. Глубина модуляции определяет ширину спектра сигнала и от неё зависит До - вариация ЭПР антенны метки, что в соответствии с уравнением (2) влияет на модуляционную дальность действия RM аппаратуры [12, 13].

В прямой линии Ы{ является параметром сигнала считывателя. Его величина может изменяться в пределах от 0 до 100 %. Можно показать, что коэффициент kE связан с глубиной модуляции зависимостью:

kE=[{\-Mff+QM2f],

(3)

где Q - скважность кодового сигнала.

На рисунке 3 показана зависимость коэффициента kE от глубины модуляции Ы{ для различных значений Q.

Удобнее использовать кодирование с Q ~ 0,5. При произвольной глубине модуляции и Q = 0,5 энергетический коэффициент kE равен:

кЕ =\-2Mf +\,5Mf.

(4)

Из рисунка 3 видно, что при Ы{ = 0,65 ^ минимален и согласно уравнению (1), с точки зрения энергообеспечения метки, применение модуляции такой глубины наименее выгодно. При величине Ы{ = 1, которая реализуется в большинстве систем ЯИО, kE = 0,5.

0,8

0,6

-е -е

0,4

0,2

0,2 0,4 0,6

Глубина модуляции Mf

0,8

Рисунок 3. Зависимость коэффициента kE от глубины модуляции Mf Figure 3. Dependence ofthe coefficient, kE, on the modulation depth, Mf

1

0

1

С использованием уравнения модуляционной дальности (2) для ЭПР До = где Мг - глуби-

на модуляции сигнала на входе антенны метки, дальность считывания пассивных меток в обратной линии системы ЯИО можно записать в виде:

PCfr'o.

Мг

(4 nfSR

Начало

Передача информации от метки до ближайшего считывателя

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Идентификация объекта в базе данных

Моделирование местоположения метки

Моделирование безопасного маршрута эвакуации

Расчёт расстояния от метки до считывателя

^ Конец ^

Рисунок 4. Алгоритм контроля местоположения людей внутри помещений объекта энергетики

Figure 4. Algorithm for monitoringthe location of people inside the premises ofa powerfacility

и меткой, прикреплённой к одежде. Алгоритм принимает в расчёт маршрут эвакуации с учётом срабатывания тепловых извещателей, датчиков дыма и спринклерной системы пожаротушения на пути безопасного выхода. Полученные сигналы дополнительно контролируются системой видеонаблюдения на ложное срабатывание [14-19].

(5)

Также при манипуляции активными импе-дансами в нагрузке полуволнового вибратора До < 0,75а , то есть максимально достижимая глубина

1 max' J

амплитудной модуляции M = (0,75)1/2 ~ 0,866.

Расчёт по формулам (1) и (2) для значений параметров стационарного считывателя в диапазоне 900 МГц (P = 1 Вт, Gr = 4, X = 30 см, SR = -100 дБВт, kE = 0,5) и меток с антеннами в виде полуволновых диполей (Ae = 0,01 м2, До = 0,06 м2, S = 30 мкВт) позволяет получить: энергетическую дальность RE ~ 7 м, а модуляционную дальность RM ~ 25 м.

Использование уравнений (1)-(5) позволяет в процессе проектирования определять технические параметры аппаратуры RFID, которые обеспечивают необходимую дальность действия.

При организации сети RFID считыватели объединяются в единую сеть связи по примеру сетевого адреса 192.168.1.XY, где Х - этаж, на котором установлен роутер, а Y - порядковый номер роутера на этаже. На рисунке 2 в качестве примера указан адрес: 192.168.1.22, что означает 2 этаж и 2 роутер (середина второго этажа).

Алгоритм работы системы контроля местоположения людей в помещениях объекта энергетики представлен на рисунке 4. Он сводится к автоматическому определению местоположения человека за счёт обмена информацией между считывателем

Д:

выводы

ля квалифицированного проектирования I аппаратуры ЯИО необходимо руководствоваться двумя параметрами - энергетической и модуляционной дальностью. При этом дальность действия систем с полуактивными метками в разы больше дальности действия систем с пассивными метками. Использование двух уравнений радиочастотной идентификации позволяет обеспечить проектирование систем ЯИО с пассивными и полуактивными метками для различных условий применения. При этом автоматическая идентификация радиочастотных меток в сочетании с сетевыми базами данных обеспечит координацию перемещения персонала на объекте энергетики, что позволит повысить качество управления производственными и технологическими процессами.

Создание системы оповещения и контроля доступа персонала на объекте энергетики по принципу радиочастотной идентификации выполняет несколько функций. С одной стороны, в штатных условиях работы объекта позволяет повысить качество управления производственными и технологическими процессами за счёт использования системы видеонаблюдения и контроля доступа. С другой, в случае возникновения пожара или чрезвычайной ситуации позволяет определять точное местоположение людей, формировать маршрут движения технического персонала до эвакуационного выхода, а в случае проведения мероприятий по поиску людей - уменьшить время их обнаружения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Статистические данные Ростехнадзора за 2020 г. на промышленных объектах [Электронный ресурс] // Единый Стандарт: центр сертификации и лицензирования. Режим доступа: Шрз://1сег1 ru/stati/osnovnye-prichiny-avariy-i-chrezvychaynykh-situatsiy-v-пеЙуапоу-ьдагоуоу-ргошузЫеппозН (дата обращения 11.08.2021)

2. Корольченко А. Я., Дык Х. Т. Оборудование, применяемое в системах оповещения и управления эвакуацией // Пожаровзрыво-безопасность. 2013. № 4. С. 57-64.

3. Третьяков В. П. Психология безопасности эксплуатации АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1993. 176 с.

4. Зыков В. И., Антонов С. В., Будко В. С., Журавлев Д. Е. Беспроводная система управления эвакуацией технического персонала при пожарах на производственных объектах нефтегазовых комплексов // Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации: материалы VII международной научно-практической конференции. М.: Академия ГПС МЧС России, 2020. Ч. 2. С. 4-10.

5. Зыков В. И., Манило И. И., Журавлев Д. Е. Структуры построения сетей связи и их помехоустойчивость в системах обнаружения пожаров // Приоритетные направления развития энергетики

в АПК: материалы II Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. Курган: Курганская ГСХА, 2018.

6. Зыков В. И., Антонов С. В. Радиоканальная система поиска людей при чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 4. С. 43-47. DOI:10.25257/FE.2018.4.43-47

7. Корнеев С. В. Оптимизация параметров технологии радиочастотной идентификации // Радиопромышленность. 2002. № 3. С. 38-43.

8. Кобак В. О. Радиолокационные отражатели. М.: Советское радио, 1975.

9. Green R. B. The General Theory of Antenna Scattering. PhD Thesis, The Ohio State University, Columbus, OH, 1963.

10. Reynolds M. Microwave RFID: Passive Scattering and Active Transponders, MIT, 2002.

11. Марков Г. Т. Антенны. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960.

12. Abate J., Whitt W. Simple spectral representations for the M/M/1 queue. Queueing Syst 3, 321-345 (1988). D0I:10.1007/BF01157854

13. Lee T. H. The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1998.

14. Корнеев С. В., Рунге А. В. К вопросу об управлении эффективной поверхностью рассеяния диполей в технологии радиочастотной идентификации. // В кн.: Антенны / Под ред. Л. Д. Бахра-ха. Вып. 6. М.: Радио и связь, 2002. С. 50-56.

15. Larson L. E. Integrated Circuit Technology Options for RFID's - Present Status and Future Directions. IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 1997, pp. 170-177.

16. Hunt C. TCP/IP Network Administration. O'Reilly & Associates, Inc. 1994.

17. Law C, Lee K, Sill K.-Y. Efficient memoryless protocol for tag identification. In Fourth International Workshop on Discrete Algorithms and Methods for Mobile Computing and Communications, (Boston), pp. 75-84, August 2000.

18. Deville Y. Analysis of the convergence properties of self-normalized source separation neursj networks, IEEE Transactions on Signal Processing. Vol. 47, no. 5, May 1999, pp. 1283-1298.

19. Finkenzeller K. RFID Handbook, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1999.

Материал поступил в редакцию 28 апреля 2021 года.

Denis ZHURAVLEV

Information Technology and Communications Department of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail\ zhuravlev@mchs.gov.ru

Marina GORBUNOVA

PhD in Pedagogy, Associate Professor

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail\ marina_gorbunova_57@inbox.ru

Vladimir ZYKOV

Grand Doctor in Engineering, Professor

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail, zykov01@mail.ru

POWER FACILITY PERSONNEL CONTROL SYSTEM USING RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION

ABSTRACT

Purpose. The article is devoted to the development of a power facility personnel control system using radio frequency identification technology (RFID). The main components of this system are RFID readers and RFID tags attached to personnel's clothing. The process involves video surveillance, monitoring and access control systems at a power facility.

The alert and information control system at a power facility under normal operating conditions can improve the quality of production and technological process management through the use of a video surveillance system and access control, and in case of a fire or emergency it plots a safe route to the emergency exit and provides information about the presence of people in the room.

Methods. Based on calculations, the dependence of the values of energy and modulating range parameters on the choice of RFID tags and readers for various conditions of use is obtained.

Findings. Calculation, using formulas (1) and (2) for the values of the stationary reader parameters in the 900 MHz range (P = 1 W, GR = 4, X = 30 cm,

SR = -100 dBW, kE = 0.5) and tags with antennas in the form of half-wave dipoles (Ae = 0.01 m2, Ao = 0.06 m2, S = 30 juW) allows obtaining the energy range RE ~ 7 m, and the modulation range RM ~ 25 m. In the design process the use of formulas (1) - (5) allows determining the RFID equipment technical parameters, which provide the required coverage range.

Research application field. It is advisable to include the results of the study in the research and development work of the research organizations of EMERCOM of Russia and other ministries and departments.

Conclusions. The development of the system for personnel warning and access control at a power facility using radio frequency identification will make it possible not only to ensure production and technological process control, having information about the exact people's location, but also to evacuate personnel to a safe area in case of a fire or emergency.

Key words: power facility, fire safety, power formula, modulation formula, communication channel.

REFERENCES

1. Statistical data of Rostechnadzor for 2020 at industrial facilities. Available at: https://1cert.ru/stati/osnovnye-prichiny-avariy-i-chrezvychaynykh-situatsiy-v-neftyanoy-i-gazovoy-promyshlennosti (accessed August 11, 2021) (in Russ.).

2. Korolchenko A.Ya., Hoang Tho Duc Equipment, application in system of annunciation and management of evacuation. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2013, no. 4, pp. 57-64.

3. Tretyakov V.P. Psikhologiia bezopasnosti ekspluatatsii AES [Psychology of safety of NPP operation]. Moscow: Energoatomizdat Publ., 1993. 176 p.

4. Zykov V.I., Antonov S.V., Budko V.S., Zhuravlev D.E. Wireless control system for evacuation of technical personnel during fires at production facilities of oil and gas complexes. In: Materialy VII mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii "Pozharotushenie: problemy, tekhnologii, innovatsif [Materials of the VII International scientific and practical conference "Firefighting: problems, technologies, innovations"]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia, 2020. Part 2. Pp. 4-10. (in Russ.).

5. Zykov V.I., Manilo 1.1., Zhuravlev D.E. Structures of building communication networks and their noise immunity in fire detection systems In: Materialy II Vserossiiskoi (natsionalnoi) nauchno-prakticheskoi konferentsii "Prioritetnye napravleniia razvitiia energetiki

© Zhuravlev D., Gorbunova M., Zykov V., 2021

vAPK" [Materials of the II All-Russian (national) scientific and practical conference "Priority directions of energy development in the agro-industrial complex"]. Kurgan: Kurgan State Agricultural Academy, 2018.

6. Zykov V., Antonov S. Radio channel system for searching people at railway transport emergencies. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya (Fire and Emergencies: Prevention, Elimination). 2018, no. 4, pp. 43-47 (in Russ.). D0I:10.25257/FE.2018.4.43-47

7. Korneev S.V. Optimization of parameters of radio frequency identification technology. Radiopromyshlennost (Radio industry). 2002, no. 3, pp. 38-43.

8. Kobak V.O. Radiolokatsionnye otrazhateli [Radar reflectors]. Moscow, Sovetskoe radio Publ., 1975.

9. Green R.B. The General Theory of Antenna Scattering. PhD Thesis, The Ohio State University, Columbus, OH, 1963.

10. Reynolds M. Microwave RFID: Passive Scattering and Active Transponders, MIT, 2002.

11. Markov G.T. Antenny [Antennas]. Moscow-Leningrad, Gosenergoizdat Publ., 1960.

12. Abate J., Whitt W. Simple spectral representations for the M/M/1 queue. Queueing Syst 3, 321-345 (1988). DOI:10.1007/BF01157854

13. Lee T.H. The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1998.

11

14. Korneev S.V., Runge A.V. On the problem of controlling the effective scattering surface of dipoles in radio frequency identification technology. In: Antenny [Antennas. Ed. by L.D. Bahrakh]. Moscow: Radio i sviaz Publ. 2002, iss. 6. pp. 50-56.

15. Larson L.E. Integrated Circuit Technology Options for RFID's - Present Status and Future Directions. IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 1997, pp. 170-177.

16. Hunt C. TCP/IP Network Administration. O'Reilly & Associates, Inc. 1994.

17. Law C., Lee K., Sill K.-Y. Efficient memoryless protocol for tag identification. In Fourth International Workshop on Discrete Algorithms and Methods for Mobile Computing and Communications, (Boston), pp. 75-84, August 2000.

18. Deville Y. Analysis of the convergence properties of self-normalized source separation neursj networks, IEEE Transactions on Signal Processing. Vol. 47, no. 5, May 1999, pp. 1283-1298.

19. Finkenzeller K. RFID Handbook, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1999.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.