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)計算機(jī)學(xué)院,廣州,510631)

摘要：針對傳統(tǒng)硬件方法存在的穩(wěn)定性差，軟硬件不易更改，硬件不易移植等問題，選擇具備良好實時性、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，包括有嵌入式煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計，嵌入式煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，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)展同時也對技術(shù)本身的改革具有極大的參考價值。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)營活動順利開展的必要保障，而煤礦安全生產(chǎn)又是整個安全生產(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產(chǎn)安全，幫助煤礦開采事業(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化通信控制、水泵自動控制等方面，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)測兩個工作方面來探討嵌入式技術(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)為控制核心的專用計算機(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)置為針對某特定功能，當(dāng)對程序確認(rèn)無誤后基本不會再改變，所以嵌入式系統(tǒng)這種專用性與普通計算機(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)。一個完整的嵌入式系統(tǒng)不僅包含嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)還包含了執(zhí)行裝置。嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)包括了硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層四個層面，是整個嵌入式系統(tǒng)的核心部分。執(zhí)行裝置也稱被控對象，受控于嵌入式計算機(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控制嵌入式系統(tǒng)后實現(xiàn)自動檢測并提醒即將過期物品，以及根據(jù)預(yù)定菜單或食物清單來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)還可以在交通車流量控制、實時準(zhǔn)確定位、環(huán)境安全檢測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

2.1嵌入式煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計

煤礦排水工作是煤礦安全生產(chǎn)工作中十分重要的一個環(huán)節(jié)，而其自動化程度仍不高導(dǎo)致排水工作的進(jìn)行不順利，同時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，分別包括有全自動控制模式、手動控制模式、半自動控制模式。全自動控制模式啟動后，嵌入式系統(tǒng)將對水位的高度以及各個水泵運(yùn)行狀態(tài)等重要信息進(jìn)行全程實時檢測，通過這些數(shù)據(jù)來確定是否開啟水泵以及開啟數(shù)量，而無需人工操控。手動控制模式下，需要人員自行控制各個機(jī)器的開關(guān)，排水系統(tǒng)不能控制開關(guān)，這種模式一般是在需要對機(jī)器進(jìn)行檢查維修的情況下才啟用。而半自動控制模式是結(jié)合了全自動與手動控制模式的特點(diǎn)而設(shè)，在這種模式下，人員可以通過排水系統(tǒng)檢測出來的水位信息與水泵運(yùn)行狀態(tài)與數(shù)量等數(shù)據(jù)來決定是否開啟水泵與開啟數(shù)量。

3.2嵌入式煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

煤礦的環(huán)境安全、設(shè)備狀態(tài)、人員分布狀態(tài)等都是影響到整個煤礦工廠安全生產(chǎn)的重要因素，任何一個因素被破壞，不能得到及時有效的控制和處理都會給煤礦帶來嚴(yán)重的安全危機(jī)，因此，需要一個功能強(qiáng)大又穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)來對這些重要因素進(jìn)行實時有效的控制。嵌入式煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)就是這樣一個系統(tǒng)，它包括了監(jiān)控部分和檢測部分，既能實現(xiàn)對環(huán)境和人員工作狀態(tài)的實時監(jiān)控把握，又能隨時檢測各個設(shè)備的各項指標(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

監(jiān)控部分主要通過分布在各個適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的高清攝像頭來完成監(jiān)控工作，各個設(shè)備之間不受干擾，共同正常工作，監(jiān)控的畫面存儲至專用的嵌入式系統(tǒng)。并且，系統(tǒng)可設(shè)置對監(jiān)控攝像頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種實際情況的需要。

3.2.2檢測部分設(shè)計

檢測部分由許多的特定傳感器與專用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，例如溫濕度傳感器負(fù)責(zé)實時檢測煤礦環(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，警示需要及時處理。同時，還有對各種機(jī)器的狀態(tài)檢測，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，來判斷設(shè)備是否需要維修，確保每一臺設(shè)備能正常工作。

4　結(jié)語

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，從基于嵌入式的煤礦排水系統(tǒng)與煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)兩個系統(tǒng)的角度來探討嵌入式技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，解決了人力資源浪費(fèi)、先進(jìn)自動化設(shè)備成本高等問題。并且，嵌入式系統(tǒng)還可以在實際運(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，將會朝著更實用化、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?介

尹璐琳（1994—），女，湖南衡陽人，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

中圖分類號：TP368; TD442; TD76

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