煤矿安全生产中嵌入式技术的应用研究

尹璐琳

(华南师范大学计算机学院,广州,510631)



煤矿安全生产中嵌入式技术的应用研究

尹璐琳

(华南师范大学计算机学院,广州,510631)

摘要：针对传统硬件方法存在的稳定性差，软硬件不易更改，硬件不易移植等问题，选择具备良好实时性、较高稳定性等优点的嵌入式技术作为煤矿安全生产应用技术，概述了煤矿安全生产嵌入式系统设计，包括有嵌入式煤矿排水系统设计，嵌入式煤矿安全监测系统设计，促进了煤矿排水与安全生产工程良好运转，为煤矿安全生产事业持续快速发展做出贡献，推动科学技术进一步改革与创新。

关键词：安全生产；煤矿；嵌入式；应用

0　引言

嵌入式技术作为目前应用最为广泛、发展前景十分良好的计算机技术之一，不仅在其应用领域中发挥着重要的作用，它的不断发展同时也对技术本身的改革具有极大的参考价值。从使用广泛的智能手机、路由器、智能机顶盒等，到大型家电，如冰箱、空调、洗衣机等，甚至是大型医疗器械、航天航空设备等，嵌入式技术被灵活、巧妙地运用到这些重要方面，并不断地与其他技术相融合，随着科技不断更新发展的浪潮前进。

安全生产工作是一切生产经营活动顺利开展的必要保障，而煤矿安全生产又是整个安全生产事业中极其重要的组成部分，只有做好了煤矿的安全生产工作，才能保障每一位煤矿工作人员的人身安全与工厂的财产安全，帮助煤矿开采事业蓬勃健康发展。嵌入式技术与煤矿安全生产的结合可以在煤矿综采自动化通信控制、水泵自动控制等方面，本文以嵌入式技术为出发点，从煤矿排水以及煤矿安全监测两个工作方面来探讨嵌入式技术与煤矿安全生产的有效结合。

1　嵌入式技术及其应用展望

1.1嵌入式技术概述

嵌入式技术就是为了方便实现控制、监视或者辅助设备、机器等而建立一种以微处理器或单片机为控制核心的专用计算机系统，即嵌入式系统。其中，核心控制部分的程序通常设置为针对某特定功能，当对程序确认无误后基本不会再改变，所以嵌入式系统这种专用性与普通计算机系统相比，具有更好的可靠性、更小的体积、更低的成本等优点。一个完整的嵌入式系统不仅包含嵌入式计算机系统还包含了执行装置。嵌入式计算机系统包括了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层四个层面，是整个嵌入式系统的核心部分。执行装置也称被控对象，受控于嵌入式计算机系统的控制命令，按照命令进行相应的操作或者完成某项任务。

1.2嵌入式技术应用展望

嵌入式技术因其强大的功能、较高稳定性以及较低的成本等优势应用前景十分广阔。在家庭生活方面，嵌入式技术可以让家电更加智能化，例如冰箱可以在装有自动控制嵌入式系统后实现自动检测并提醒即将过期物品，以及根据预定菜单或食物清单来确定还缺少哪些物品等等功能。在工业控制方面，嵌入式系统与各工业设备的结合将大大减少人力，不仅提高工作效率，也为产品的高品质提供技术支持与可靠保障。不仅如此，嵌入式技术还可以在交通车流量控制、实时准确定位、环境安全检测等方面得到很好的应用，随着科学技术的快速更新与进步，未来嵌入式技术将得到更有效、全面的运用。

2　煤矿安全生产嵌入式系统设计

2.1嵌入式煤矿排水系统设计

煤矿排水工作是煤矿安全生产工作中十分重要的一个环节，而其自动化程度仍不高导致排水工作的进行不顺利，同时也增加了不必要的劳力与物力负担以及环境污染的危机，如何让煤矿排水工作井然有序又节约资源地顺利进行，是基于嵌入式的煤矿排水系统所要解决的问题。将嵌入式引入到煤矿的排水工作中，就是利用嵌入式的高效稳定可控性来控制数量众多的水泵进行合理有效的排水，保证煤矿工作的正常运转。

为了方便适应实际环境的排水工作需要，嵌入式排水系统设置有多种控制模式，分别包括有全自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。全自动控制模式启动后，嵌入式系统将对水位的高度以及各个水泵运行状态等重要信息进行全程实时检测，通过这些数据来确定是否开启水泵以及开启数量，而无需人工操控。手动控制模式下，需要人员自行控制各个机器的开关，排水系统不能控制开关，这种模式一般是在需要对机器进行检查维修的情况下才启用。而半自动控制模式是结合了全自动与手动控制模式的特点而设，在这种模式下，人员可以通过排水系统检测出来的水位信息与水泵运行状态与数量等数据来决定是否开启水泵与开启数量。

3.2嵌入式煤矿安全监测系统设计

煤矿的环境安全、设备状态、人员分布状态等都是影响到整个煤矿工厂安全生产的重要因素，任何一个因素被破坏，不能得到及时有效的控制和处理都会给煤矿带来严重的安全危机，因此，需要一个功能强大又稳定可靠的系统来对这些重要因素进行实时有效的控制。嵌入式煤矿安全监测系统就是这样一个系统，它包括了监控部分和检测部分，既能实现对环境和人员工作状态的实时监控把握，又能随时检测各个设备的各项指标是否正常以及环境中的重要气体浓度是否在正常范围内等。

3.2.1监控部分设计

监控部分主要通过分布在各个适当地点的高清摄像头来完成监控工作，各个设备之间不受干扰，共同正常工作，监控的画面存储至专用的嵌入式系统。并且，系统可设置对监控摄像头进行调节，以适应各种实际情况的需要。

3.2.2检测部分设计

检测部分由许多的特定传感器与专用嵌入式系统构成，例如温湿度传感器负责实时检测煤矿环境温度与湿度情况，嵌入式系统收集这些数据并作出判断是否符合安全指标，相应的还有检测煤矿瓦斯气体浓度等重要信息，一旦出现不合格数据，则判定为环境不安全，警示需要及时处理。同时，还有对各种机器的状态检测，例如判断水泵、通风机是否正常运转，这些也是由专用的传感器得到相关参数传给系统进行一定的运算处理，来判断设备是否需要维修，确保每一台设备能正常工作。

4　结语

本文将应用广泛且具有功能强大、稳定性高、成本低、体积小等优点的嵌入式系统与煤矿安全生产工作结合起来，从基于嵌入式的煤矿排水系统与煤矿安全监测系统两个系统的角度来探讨嵌入式技术在煤矿安全生产中的实际应用，解决了人力资源浪费、先进自动化设备成本高等问题。并且，嵌入式系统还可以在实际运用中根据需要在保证使用安全的情况下增加新的功能或删减不必要的软硬件。总之，嵌入式技术的发展前景良好，将会朝着更实用化、更高效率、更小体积等方向发展，更好地帮助煤矿安全生产事业安全、高效地发展。

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作者简?介

尹璐琳（1994—），女，湖南衡阳人，硕士研究生。研究方向：物联网。

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

中图分类号：TP368; TD442; TD76

基金项目：广东省计划项目(编号：2013B010406008)；广东省现代信息服务业发展专项资金项目(编号：GDEID2012IS052)；广州市应用基础研究项目(编号：2014J4100111)；深圳市基础应用研究项目(编号：JCYJ20130401095559824)；佛山市科技项目(编号：2014AG100162)资助。