一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種礦井危害氣體安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，具體為一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種有毒有害氣體，例如:一氧化碳，硫化氫，二氧化氮，二氧化硫，氨氣等，這些氣體一旦泄漏，不僅會(huì)對(duì)空氣造成污染，還會(huì)對(duì)礦井內(nèi)作業(yè)人員的人生安全造成威脅。目前，大部分煤礦企業(yè)主要使用固定式和個(gè)人便攜式氣體報(bào)警器對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)有的這種氣體報(bào)警器有以下不足之處:1、功能單一，只能對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警，并不能對(duì)氣體泄漏現(xiàn)場(chǎng)做出妥善處理指示，2、只有在固定有氣體報(bào)警器的區(qū)域內(nèi)才能監(jiān)測(cè)到泄漏氣體，而一旦泄漏的氣體擴(kuò)散到其他區(qū)域就可能監(jiān)測(cè)不到，3、雖然攜帶便攜式氣體報(bào)警器的作業(yè)人員了解現(xiàn)場(chǎng)情況，但其他人員無(wú)法了解現(xiàn)場(chǎng)情況，給事故的應(yīng)急疏散工作帶來(lái)了不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是設(shè)計(jì)出一種基于嵌入式Linux的危害氣體的安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括Linux服務(wù)器、因特網(wǎng)，上位機(jī)，無(wú)線局域網(wǎng)，ARM控制芯片，Linux驅(qū)動(dòng)模塊，安全檢測(cè)模塊，移動(dòng)終端APP，所述ARM控制芯片分別通過(guò)相應(yīng)的端口與安全檢測(cè)模塊、Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接，所述Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與Linux服務(wù)器連接，所述Linux服務(wù)器通過(guò)因特網(wǎng)與上位機(jī)連接，Linux服務(wù)器通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與移動(dòng)終端APP連接。所述安全檢測(cè)模塊中內(nèi)置危害氣體檢測(cè)模塊，所述危害氣體檢測(cè)模塊由危害氣體傳感器，信號(hào)處理電路，S3C2440主板接口這三部分組成。所述Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)可以進(jìn)行移植，并經(jīng)過(guò)修改相應(yīng)的配置文件后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)字符設(shè)備、塊設(shè)備、異常處理、串口 UART、DM9000網(wǎng)卡、IDE硬盤接口、SD卡、LCD以及USB等功能的支持。所述Linux服務(wù)器由于其是開(kāi)源的，且遵循GPL協(xié)議，所以其源代碼是公開(kāi)的，在對(duì)之前模塊所采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的過(guò)程中更加穩(wěn)定、高效。所述的因特網(wǎng)與WIFI數(shù)據(jù)傳輸速度穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)井下抗干擾處理，且WIFI覆蓋范圍更全面。
[0005]本實(shí)用新型具有的有益效果為，當(dāng)井下有害有毒氣體泄漏時(shí)，本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)工人所處的位置、活動(dòng)情況、周圍環(huán)境以及危害氣體濃度等信息匯集到Linux服務(wù)器，監(jiān)護(hù)人員可以及時(shí)根據(jù)危害程度給出預(yù)警，更加有效地保障了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員人身安全。
【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0007]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0008]圖2為內(nèi)置安全檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖1中，Ι-Linux服務(wù)器，2-因特網(wǎng)，3-上位機(jī)，4-無(wú)線局域網(wǎng)，5-微處理器，6-Linux驅(qū)動(dòng)模塊，7-安全檢測(cè)模塊，8-移動(dòng)終端APP
[0010]圖2中，1-電源管理模塊，2-定位模塊，3-JTAG接口，4-氣體檢測(cè)模塊，5-人機(jī)交互接口，6-報(bào)警器，7-SD存儲(chǔ)卡，8-Flash閃存，9-GPRS模塊，10_驅(qū)動(dòng)模塊，11_三軸加速度傳感器，12-外圍設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]本實(shí)用新型一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體的安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括Linux月艮務(wù)器1、因特網(wǎng)2，上位機(jī)3，無(wú)線局域網(wǎng)4，ARM控制芯片5，Linux驅(qū)動(dòng)模塊6，安全檢測(cè)模塊7，移動(dòng)終端及APP8。其中以ARM控制芯片為核心，以安全檢測(cè)模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)作為輸入，Linux服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)單元，最后通過(guò)因特網(wǎng)與無(wú)線局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)和移動(dòng)終端。
[0012]參見(jiàn)圖1，為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)的示意圖，個(gè)人安全檢測(cè)模塊所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)是整個(gè)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的輸入，它將檢測(cè)到的危害氣體模擬信號(hào)通過(guò)S3C2440的A/D轉(zhuǎn)換接口傳輸給微處理器，將作業(yè)人員的定位信息、身體狀況等信息傳送到Linux服務(wù)器。在宿主機(jī)上安裝Ubuntu 9.10操作系統(tǒng)，并安裝Arm-Linux-gcc編譯器，安裝Arm-Linux-gcc-4.3.3用于編譯內(nèi)核和Qtopia，安裝Arm-Linux-gcc-4.3.3用于編譯U-booi^Linux驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)字符設(shè)備、異常處理、串口、DM9000網(wǎng)卡、IDE硬盤接口、SD卡、LCD以及USB等驅(qū)動(dòng)程序的移植。Linux服務(wù)器在PC機(jī)上配置好相應(yīng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境之后運(yùn)用TFTP軟件可以數(shù)據(jù)更加方便地傳送給系統(tǒng)，運(yùn)用QT應(yīng)用程序可以對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及信號(hào)處理。通過(guò)因特網(wǎng)將處理后的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，微處理器也可以利用因特網(wǎng)進(jìn)行一些內(nèi)部軟件的更新和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?；谟邢抟蛱鼐W(wǎng)的無(wú)線局域網(wǎng)再將重要指示信息發(fā)送到各智能終端的APP上，也將部分反饋信息反饋至各個(gè)安全檢測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有機(jī)互聯(lián)。
[0013]參見(jiàn)圖2，為內(nèi)置安全檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)圖，個(gè)體安全檢測(cè)模塊中采用S3C2440處理器，外接各功能模塊實(shí)現(xiàn)所有功能要求。危害氣體傳感器經(jīng)過(guò)調(diào)理電路處理后輸出模擬信號(hào)給微處理器，由微處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)危害氣體種類和濃度的檢測(cè)功能。定位模塊采用GPS和RFID射頻技術(shù)相結(jié)合的方式，礦井生產(chǎn)裝置空曠區(qū)域采取GPS定位方式，生產(chǎn)裝置平臺(tái)或受限空間等區(qū)域采用RFID射頻卡定位方式，且這兩個(gè)模塊分別通過(guò)UART1和UART2連接到微處理器。作業(yè)人員的身體狀態(tài)通過(guò)三軸加速度傳感器來(lái)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)作業(yè)人員在三維空間的加速度并結(jié)合檢測(cè)到的危害氣體濃度和區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)信息來(lái)綜合判斷該作業(yè)人員是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)以及是否拉響報(bào)警。GPRS模塊通過(guò)串口連接到微處理器，按設(shè)定時(shí)間定時(shí)上傳所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)到Linux服務(wù)器。同時(shí)，微處理器擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，外置Flash與SD卡可以實(shí)現(xiàn)一定量的數(shù)據(jù)本機(jī)存儲(chǔ)，F(xiàn)lash與SD卡分別由SPI與SD I總線控制。人機(jī)交互界面中的按鍵、液晶屏、指示燈由S3C2440處理器的通用1/0控制實(shí)現(xiàn)。電源管理模塊與TFTP等數(shù)據(jù)傳輸軟件由USB接口實(shí)現(xiàn)。S3C2440的U-boot、N0R Flash、Nand Flash等燒寫(xiě)則由JTAG口下載實(shí)現(xiàn)。Linux操作系統(tǒng)及QT等應(yīng)用軟件驅(qū)動(dòng)移植等工作通過(guò)RS232總線實(shí)現(xiàn)。
[0014]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括Linux服務(wù)器、因特網(wǎng)，上位機(jī)，無(wú)線局域網(wǎng)，ARM控制芯片，Linux驅(qū)動(dòng)模塊，安全檢測(cè)模塊，移動(dòng)終端APP，其特征在于，所述ARM控制芯片分別通過(guò)相應(yīng)的端口與安全檢測(cè)模塊、Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接，所述Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與Linux服務(wù)器連接，所述Linux服務(wù)器通過(guò)因特網(wǎng)與上位機(jī)連接，Linux服務(wù)器通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與移動(dòng)終端APP連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述安全檢測(cè)模塊中內(nèi)置危害氣體檢測(cè)模塊，所述危害氣體檢測(cè)模塊由危害氣體傳感器，信號(hào)處理電路，S3C2440主板接口這三部分組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于嵌入式Linux的礦井危害氣體泄漏安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括Linux服務(wù)器、因特網(wǎng)，上位機(jī)，無(wú)線局域網(wǎng)，ARM控制芯片，Linux驅(qū)動(dòng)模塊，安全檢測(cè)模塊，移動(dòng)終端APP，所述ARM控制芯片分別通過(guò)相應(yīng)的端口與安全檢測(cè)模塊、Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接，所述Linux系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)與Linux服務(wù)器連接，所述Linux服務(wù)器通過(guò)因特網(wǎng)與上位機(jī)連接，Linux服務(wù)器通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)與移動(dòng)終端APP連接。本實(shí)用新型具有的有益效果為，當(dāng)井下有害有毒氣體泄漏時(shí)，本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)工人所處的位置、活動(dòng)情況、周圍環(huán)境以及危害氣體濃度等信息匯集到Linux服務(wù)器，監(jiān)護(hù)人員可以及時(shí)根據(jù)危害程度給出預(yù)警，更加有效地保障了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員人身安全。
【IPC分類】G08C17/02, G01N33/00, G08B21/14, E21F17/18
【公開(kāi)號(hào)】CN205103229
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520793815
【發(fā)明人】高之翔, 李敬兆, 楊大禹
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日