煤礦安全生產(chǎn)中嵌入式技術(shù)的應(yīng)用研究

尹璐琳

(華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,廣州,510631)

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煤礦安全生產(chǎn)中嵌入式技術(shù)的應(yīng)用研究

尹璐琳

(華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,廣州,510631)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)硬件方法存在的穩(wěn)定性差，軟硬件不易更改，硬件不易移植等問(wèn)題，選擇具備良好實(shí)時(shí)性、較高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)的嵌入式技術(shù)作為煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)，概述了煤礦安全生產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括有嵌入式煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，嵌入式煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)了煤礦排水與安全生產(chǎn)工程良好運(yùn)轉(zhuǎn)，為煤礦安全生產(chǎn)事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展做出貢獻(xiàn)，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步改革與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn)；煤礦；嵌入式；應(yīng)用

0　引言

嵌入式技術(shù)作為目前應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展前景十分良好的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一，不僅在其應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，它的不斷發(fā)展同時(shí)也對(duì)技術(shù)本身的改革具有極大的參考價(jià)值。從使用廣泛的智能手機(jī)、路由器、智能機(jī)頂盒等，到大型家電，如冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等，甚至是大型醫(yī)療器械、航天航空設(shè)備等，嵌入式技術(shù)被靈活、巧妙地運(yùn)用到這些重要方面，并不斷地與其他技術(shù)相融合，隨著科技不斷更新發(fā)展的浪潮前進(jìn)。

安全生產(chǎn)工作是一切生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)順利開(kāi)展的必要保障，而煤礦安全生產(chǎn)又是整個(gè)安全生產(chǎn)事業(yè)中極其重要的組成部分，只有做好了煤礦的安全生產(chǎn)工作，才能保障每一位煤礦工作人員的人身安全與工廠的財(cái)產(chǎn)安全，幫助煤礦開(kāi)采事業(yè)蓬勃健康發(fā)展。嵌入式技術(shù)與煤礦安全生產(chǎn)的結(jié)合可以在煤礦綜采自動(dòng)化通信控制、水泵自動(dòng)控制等方面，本文以嵌入式技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，從煤礦排水以及煤礦安全監(jiān)測(cè)兩個(gè)工作方面來(lái)探討嵌入式技術(shù)與煤礦安全生產(chǎn)的有效結(jié)合。

1　嵌入式技術(shù)及其應(yīng)用展望

1.1嵌入式技術(shù)概述

嵌入式技術(shù)就是為了方便實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器等而建立一種以微處理器或單片機(jī)為控制核心的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即嵌入式系統(tǒng)。其中，核心控制部分的程序通常設(shè)置為針對(duì)某特定功能，當(dāng)對(duì)程序確認(rèn)無(wú)誤后基本不會(huì)再改變，所以嵌入式系統(tǒng)這種專(zhuān)用性與普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，具有更好的可靠性、更小的體積、更低的成本等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)不僅包含嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包含了執(zhí)行裝置。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括了硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層四個(gè)層面，是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心部分。執(zhí)行裝置也稱被控對(duì)象，受控于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制命令，按照命令進(jìn)行相應(yīng)的操作或者完成某項(xiàng)任務(wù)。

1.2嵌入式技術(shù)應(yīng)用展望

嵌入式技術(shù)因其強(qiáng)大的功能、較高穩(wěn)定性以及較低的成本等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用前景十分廣闊。在家庭生活方面，嵌入式技術(shù)可以讓家電更加智能化，例如冰箱可以在裝有自動(dòng)控制嵌入式系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)并提醒即將過(guò)期物品，以及根據(jù)預(yù)定菜單或食物清單來(lái)確定還缺少哪些物品等等功能。在工業(yè)控制方面，嵌入式系統(tǒng)與各工業(yè)設(shè)備的結(jié)合將大大減少人力，不僅提高工作效率，也為產(chǎn)品的高品質(zhì)提供技術(shù)支持與可靠保障。不僅如此，嵌入式技術(shù)還可以在交通車(chē)流量控制、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位、環(huán)境安全檢測(cè)等方面得到很好的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的快速更新與進(jìn)步，未來(lái)嵌入式技術(shù)將得到更有效、全面的運(yùn)用。

2　煤礦安全生產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1嵌入式煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦排水工作是煤礦安全生產(chǎn)工作中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而其自動(dòng)化程度仍不高導(dǎo)致排水工作的進(jìn)行不順利，同時(shí)也增加了不必要的勞力與物力負(fù)擔(dān)以及環(huán)境污染的危機(jī)，如何讓煤礦排水工作井然有序又節(jié)約資源地順利進(jìn)行，是基于嵌入式的煤礦排水系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題。將嵌入式引入到煤礦的排水工作中，就是利用嵌入式的高效穩(wěn)定可控性來(lái)控制數(shù)量眾多的水泵進(jìn)行合理有效的排水，保證煤礦工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了方便適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的排水工作需要，嵌入式排水系統(tǒng)設(shè)置有多種控制模式，分別包括有全自動(dòng)控制模式、手動(dòng)控制模式、半自動(dòng)控制模式。全自動(dòng)控制模式啟動(dòng)后，嵌入式系統(tǒng)將對(duì)水位的高度以及各個(gè)水泵運(yùn)行狀態(tài)等重要信息進(jìn)行全程實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)確定是否開(kāi)啟水泵以及開(kāi)啟數(shù)量，而無(wú)需人工操控。手動(dòng)控制模式下，需要人員自行控制各個(gè)機(jī)器的開(kāi)關(guān)，排水系統(tǒng)不能控制開(kāi)關(guān)，這種模式一般是在需要對(duì)機(jī)器進(jìn)行檢查維修的情況下才啟用。而半自動(dòng)控制模式是結(jié)合了全自動(dòng)與手動(dòng)控制模式的特點(diǎn)而設(shè)，在這種模式下，人員可以通過(guò)排水系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的水位信息與水泵運(yùn)行狀態(tài)與數(shù)量等數(shù)據(jù)來(lái)決定是否開(kāi)啟水泵與開(kāi)啟數(shù)量。

3.2嵌入式煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煤礦的環(huán)境安全、設(shè)備狀態(tài)、人員分布狀態(tài)等都是影響到整個(gè)煤礦工廠安全生產(chǎn)的重要因素，任何一個(gè)因素被破壞，不能得到及時(shí)有效的控制和處理都會(huì)給煤礦帶來(lái)嚴(yán)重的安全危機(jī)，因此，需要一個(gè)功能強(qiáng)大又穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)來(lái)對(duì)這些重要因素進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的控制。嵌入式煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是這樣一個(gè)系統(tǒng)，它包括了監(jiān)控部分和檢測(cè)部分，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境和人員工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控把握，又能隨時(shí)檢測(cè)各個(gè)設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)是否正常以及環(huán)境中的重要?dú)怏w濃度是否在正常范圍內(nèi)等。

3.2.1監(jiān)控部分設(shè)計(jì)

監(jiān)控部分主要通過(guò)分布在各個(gè)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的高清攝像頭來(lái)完成監(jiān)控工作，各個(gè)設(shè)備之間不受干擾，共同正常工作，監(jiān)控的畫(huà)面存儲(chǔ)至專(zhuān)用的嵌入式系統(tǒng)。并且，系統(tǒng)可設(shè)置對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種實(shí)際情況的需要。

3.2.2檢測(cè)部分設(shè)計(jì)

檢測(cè)部分由許多的特定傳感器與專(zhuān)用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，例如溫濕度傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)檢測(cè)煤礦環(huán)境溫度與濕度情況，嵌入式系統(tǒng)收集這些數(shù)據(jù)并作出判斷是否符合安全指標(biāo)，相應(yīng)的還有檢測(cè)煤礦瓦斯氣體濃度等重要信息，一旦出現(xiàn)不合格數(shù)據(jù)，則判定為環(huán)境不安全，警示需要及時(shí)處理。同時(shí)，還有對(duì)各種機(jī)器的狀態(tài)檢測(cè)，例如判斷水泵、通風(fēng)機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些也是由專(zhuān)用的傳感器得到相關(guān)參數(shù)傳給系統(tǒng)進(jìn)行一定的運(yùn)算處理，來(lái)判斷設(shè)備是否需要維修，確保每一臺(tái)設(shè)備能正常工作。

4　結(jié)語(yǔ)

本文將應(yīng)用廣泛且具有功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性高、成本低、體積小等優(yōu)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)與煤礦安全生產(chǎn)工作結(jié)合起來(lái)，從基于嵌入式的煤礦排水系統(tǒng)與煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的角度來(lái)探討嵌入式技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，解決了人力資源浪費(fèi)、先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備成本高等問(wèn)題。并且，嵌入式系統(tǒng)還可以在實(shí)際運(yùn)用中根據(jù)需要在保證使用安全的情況下增加新的功能或刪減不必要的軟硬件。總之，嵌入式技術(shù)的發(fā)展前景良好，將會(huì)朝著更實(shí)用化、更高效率、更小體積等方向發(fā)展，更好地幫助煤礦安全生產(chǎn)事業(yè)安全、高效地發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)?介

尹璐琳（1994—），女，湖南衡陽(yáng)人，碩士研究生。研究方向：物聯(lián)網(wǎng)。

Research on the Application of Embedded Technology inCoal Mine Production Safety

Yin Lulin
(School of Computer Science, South China Normal University,Guangzhou,510631,China)

Abstract：In view of the traditional hardware method’s problems which are poor stability and not easy to change the hardware and software or transplant the hardware,we choose embedded technology as coal mine production safety application technology with advantages of good real-time performance,high stability and so on.It summarizes the embedded coal mine production safety system design,including embedded coal mine drainage system design,embedded coal mine safety monitoring system design,and promotes better operation of the coal mine drainage and production safety engineering,and contributes to the sustained and rapid development of coal mine production safety,and helps the further reform and innovation of science and technology.

Keywords：production safety;coal mine;embedded system;application

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368; TD442; TD76

基金項(xiàng)目：廣東省計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013B010406008)；廣東省現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(編號(hào)：GDEID2012IS052)；廣州市應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(編號(hào)：2014J4100111)；深圳市基礎(chǔ)應(yīng)用研究項(xiàng)目(編號(hào)：JCYJ20130401095559824)；佛山市科技項(xiàng)目(編號(hào)：2014AG100162)資助。