煤矿监控系统中的嵌入式系统设计与应用

张 鹏（陕西能源职业技术学院,712000）

煤矿监控系统中的嵌入式系统设计与应用

张 鹏
（陕西能源职业技术学院,712000）

我国经济的发展为工业的发展奠定了经济基础，近几年来，我国工业取得的飞速发展，已经成为我国国有经济中的命脉，我国工业中用煤量的不断增加促进了我国煤矿事业的发展。随着科学技术的不断创新和发展，企业为了更好的提高经济效益，嵌入式系统逐渐进入到企业中。本文分析了我国嵌入式系统的应用现状，探讨了煤矿监控系统中嵌入式系统的设计与应用。

煤矿监控系统；嵌入式系统；设计与应用

0 引言

改革开放以来，我国工业逐渐进入现代化、正规化、科技化的发展，我国工业中用煤量不断增加促进了我国煤矿事业的发展。煤矿开采主要都是在井下作业，而井下地理环境恶劣，地势复杂，很容易发生安全事故。近年来，在我国煤矿事业中，安全事故频频发生，主要就是因为煤矿监控系统不能对井下作业进行有效的监控，从而不能做到防范以未然。伴随着计算机技术日益更新，嵌入式技术得到了快速发展，现代化的远程监控技术已经成熟，是现代科学技术发展的产物。在我国煤矿监控系统中，运用嵌入式系统，能够有效的监控到井下作业状况，及时的发现安全隐患，杜绝安全事故的发生。

1 嵌入式系统的基本内容

1.1 嵌入式系统的含义

嵌入式系统是一种监控机械设备的系统，是以计算机技术为基础，反应了我国科学技术水平。嵌入式系统是面向产品、面向应用的，它必须与具体的应用相结合才能具有价值，它与个人计算机系统不同，嵌入式系统必须是要带有特定要求的预定才能实现运作，而且这种系统只针对一项特殊的任务，通常设计人员可以对这种系统进行优化，减小尺寸来降低成本。总的来说，嵌入式系统就是以计算机为基础，以应用为中心，对机器、装置、工厂等一些规模较大的设备进行监控。

1.2 嵌入式系统的特点

1.2.1 实用性强

随着科学技术的不断发展，传统的监控系统已经不能满足现代化工业高速发展的需要，为了杜绝安全隐患，避免安全事故发生，嵌入式系统中与先进的科学技术相结合，在应用系统中对功能、可靠性、成本、体积、功耗方面都有很严格的要求，能够有效的起到监控作用。

1.2.2 实现数字化监控

随着科学技术的不断发展，监控系统越发的成熟。嵌入式系统中，利用了先进的科学技术，实现了远程的数字化监控，利用互联网，不受地形和距离的限制，使得监控信号稳定清晰，节省了大量的人力，有效的提高了工作效率。

2 嵌入式系统的应用现状

经济的快速增长为我国工业的发展提供了动力，科学技术的不断创新促进了计算机技术信息化、智能化、网络化发展，嵌入式系统技术也逐渐成熟起来。随着工业的快速发展，为了在竞争激烈的市场环境中赢得属于自己的市场，企业在生产经营活动中，加大监控力度，有效的控制了成本支出，实现了经济效益。自进入21世纪以来，工业蓬勃发展，规模不断壮大，嵌入式技术也已经全面的发展，逐渐地已经取代传统的监控系统。随着互联网络、广播电视网络、电信网络三网融合，信息时代已经走了一个高峰，数字化时代使得嵌入式技术获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了广阔的前景。目前嵌入式系统已经深入到通信、消费、软件开发、集成电路、交通、等行业里。随着我国经济的快速发展，煤矿工业的监控系统中也很好的运用到了嵌入式系统，为煤矿事业的发展提供了技术基础，随着煤矿事业的发展，煤矿规模不断扩大，井下作业难度不断增加，嵌入式系统在我国煤矿监控系统中的发展还有的很大的距离。

3 煤矿监控系统中嵌入式系统的设计与应用

嵌入式系统在煤矿监控系统中的设计应用可对井下作业的动态进行有效的监控和管理，利用计算信息化技术，对井下作业的机械设备运行的状况、地势环境状况、空气质量以及人工状况监控的数据传送到中央监控主机，然后工作人员根据监控主机上得到的信息可以远程对井下设备的运行状况进行及时、准确的监控，对其故障先兆做出判断和预测，采取有效措施解决问题，保证大型机组安全运行，防止恶性事故的发生，避免了定期检修引起的生产停顿，起到预防和消除故障的作用，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性。

3.1 监控系统设计

针对我国煤矿井下作业的基本状况来进行设计，为了更好的对井下作业进行有效的监控，嵌入式系统在煤矿监控系统设计中包括数据的采集与监控系统、中央监控系统、信息处理系统以及通信系统。在我国当今的煤矿工业中，大多数是集中的在井下作业，煤矿自身的监控系统不能有效的对井下作业动态进行监控和管理，运用嵌入式系统进行设计优化，利用数据采集与监控系统对井下的地势环境、空气质量等进行数据采集，通过信息处理系统传送到中央监控系统，中央监控系统根据接收到的信息向井下发送正确数据信息，从而便于井下安全作业，杜绝安全隐患，对煤矿井下作业监控就是对井下瓦斯安全进行监控，保障作业安全，如图一所示。

图一 井下煤矿瓦斯安全监测

3.2 摄像与线路设计

我国煤矿工业的开采多集中在井下作业，由于井下地市环境差，能见度低，空气湿气较大，煤矿嵌入式监控系统要想更好的对井下实行监控，做好井下安全作业，安全监控和管理，在井下进行摄像与线路设计是至关重要的。煤矿嵌入式监控系统根据井下的地势环境，进行摄像机的安装，在安装的时候要根据摄像机自身的特性，进行合理的安装，保障摄像机的使用寿命的性能。摄像机采用分体式的分布在井下，在井下寻找最佳的位置来安装机箱，同时要做好电路设计，连接好井下到中央监控系统之间的线路，便于摄像机能够及时的将井下的图像信息传送到中央监控系统，从而有利于中央监控系统根据图像信息才进行更加规范的指导，如图二所示。

图二 线路设计协议结构

3.3 数据信息通信处理设计

在设计好中央监控系统和摄像线路设计后，当监控系统运作的时候，摄像机将井下的动态以图像的像是通过信息处理系统传输到中央监控系统，中央监控系统根据摄像机传来的图像详细进行指令下达，中央监控系统为井下下达的数据信息经过通信系统为井下作为提供规范的指导。通信处理在接到中央监控系统的指令后，根据这一指令的信息内容并将这一指令棒冰在某一服务器的端口上，向井下传送中央监控系统的指令信息，井下操作系统在接收到这一指令后，为井下安全作业进行指导。

3.4 软件设计

嵌入式煤矿监控系统应用程序主要运行于嵌入式控制器，中央监控系统负责手法和处理数据，并对相应的外设进行控制。

图三 应用程序流程图

图三所示，这种嵌入式控制系统应用程序采用看看守进程和指令执行进程，系统的看守程序负责接总线端口。网络端口以及数据的传输，嵌入式煤矿监控系统初始化后运行看守进程，对远程服务站的服务进行监控，在接受到服务指令后，先根据指令的内容进行分析判断，最后将指令传送给执行进程去执行，监控系统根据接受的指令来进行规范的信息处理，从而判定煤矿井下作业是否安全。

4 结语

在互联网、广播电视网、电信网三网融合下，计算机技术在日常生活当中得到了广泛应用，信息数字化技术逐渐成为现代化时代的标志，随着科学技术的不断创新与发展，煤矿监控系统也将走向数字化、智能化、自动化的发展道路。在煤矿监控系统中，运用嵌入式系统，可以有效的提高煤矿井下作业的安全性，通过对井下的各种形势进行监控，为井下作业提供规范、合理、安全的作业指导，杜绝安全事故的发生。

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张鹏（1968.2）男；民族：汉；籍贯：河南滑县；学历:本科；职称:讲师；职务:教师

Design and application of embedded system in the coal mine monitoring system

Zhang Peng
(Shaanxi Energy Institute,712000)

The economic development of China for the development of industry laid a solid economic foundation,in recent years,the rapid development of industry in our country has already become the lifeblood of our state-owned economy,increasing coal use in the industry of our country to promote the development of the coal mine enterprise in our country.With the constant innovation and development of science and technology,the enterprise in order to better improve the economic benefit,the embedded system into the enterprise gradually.This paper analyzes the present situation of the application of embedded system in our country,discusses the application of the embedded system in the coal mine monitoring and control system.

coal mine monitoring and control system;Embedded system; Design and application