嵌入GPS的嵌入式系统在煤矿安全测控系统中的应用

朱金升 高兴 魏鹏飞

【摘要】 当前我国的科学技术不断发展过程中，在应用技术的实际作用发挥层面就比较显著。煤矿安全事故频频发生，其中很大一部分因素就是在安全测控方面没有得到优化，本文主要就煤矿安全测控系统中嵌入GPS的嵌入式系统特征及开发模式进行分析，然后就井下检测站硬件以及系统任务划分调度详细分析，希望有助于实际的发展。

【关键词】 嵌入式 煤矿 安全测控系统

我国在煤矿的安全问题上比较突出，尤其是在井下瓦斯爆炸所引起的安全事故比较明显，所以对瓦斯气体的检测就比较重要。通过装有GPS的嵌入式系统，在煤矿安全测控系统当中进行应用，就能够及时的对不安全因素得以排除，从而跟踪和保障人员的生命安全。GPS具有跟踪定位功能，本文不做详述。

一、嵌入式系统特征与开发模式分析

1.1嵌入式系统特征

计算机网络在生活生产中已经有了深度渗透，嵌入式系统也是当前比较热门的概念，根据专业的定义就是控制监视以及辅助设备，机器和车间运行的装置。当前人们在对嵌入式系统进行讲解过程中，主要是对操作系统角度来说的。嵌入式系统在架构上能够分成存储器以及处理器和I/O、软件系统几个重要的部分（如下图1示）[1]。

嵌入式的系统有着比较突出的特点，系统的内核比较小，通常是应用在小型电子装置中，所以在系统的资源上就比较有限。再者有着比较强的专业性，其中软硬件系统的结合度比较高，通常会对硬件实施系统移植。而在系统的精简特征以及高实时性的特征层面也比较突出。另外嵌入式系统在开发过程中，需要专门的开发工具以及环境。这些特征在嵌入式系统的界定层面就比较明确化。

1.2嵌入式系统开发模式分析

嵌入式的应用软件在开发中要有比较强大的开发工具以及操作系统的支持，未来的嵌入式设备为能够对网络发展要求得到适应，就在硬件上提供的网络通信接口要求上有着提高。嵌入式操作系统比较多样，总体上能够分为免费型以及商用型，其中在商用型的操作系统主要有Vxwork，WindowsCE3.0，Palm0，QNX[2]。在免费的操作系统方面主要有Linux，uC/05一11。

从嵌入式的系统开发模式层面看，比较常用的就是宿主机和目标板的方式，在通用PC上实施编程，之后在交叉编译实施连接，并把程序翻译成目标平台上能够运行的二进制代码。接着就将程序下载到目标平台上的特定位置。开发模式中的宿主机就是建立交叉编译环境的机器，采用通用的操作系统来进行编译以及编辑软件等工具的运行。目标板就是目标程序运行的硬件平台，通过嵌入式操作系统操作。

二、井下检测站硬件和系统任务划分调度

2.1井下检测站硬件

井下检测站硬件是煤矿安全测控系统中的核心，在功能上也是多样的。其中对瓦斯的检测功能方面，主要有对激光分路和合路以及光电探测器等内容的检测，其中在微处理器方面主要是实现瓦斯浓度就地循回检测。还有是CAN总线光纤转换电路，通过光纤转换器以及输出的电信号送到微处理器的CAN总线接口[3]。

另外在设备的控制以及参数检测方面，是通过八路模拟量输入，以及设备运行状态输入所组成的，总体的功能来完成温度和相关参数的检测以及预算等。最后就是远程报警的功能，主要是通过485接口来进行连接微型的报警器单片，从而实现的井下远程报警的操作，而每个远程报警器能够和瓦斯探头安装在一起。井下检测站已经具备了LED显示和本地报警的功能，而由于井下条件相对比较复杂化，所以旷工就可能在离检测站有一定距离的地方进行工作，不能够及时对报警的铃声听到，这就要在瓦斯检测处进行设置。设置过程中通过485总线以及多路接口进行对微型报警器加以连接，就能有效实现井下远程报警。

2.2 嵌入式系统任务划分调度

对嵌入式的操作系统应用中，需要对μC/OS- II进行移植，在对其移植成功之后，就要结合实现的功能对整个系统划分并行的任务。通过占先式操作系统就要能够按照任务的优先级高低对任务实施调度安排。在此次的系统当中各任务排列的顺序主要是hi对瓦斯检测任务以及模拟量调度任务和设备开停状态检测任务等。在系统上电之后，瓦斯的检测任务优先级最高也是最先进入到运行状态的[4]。

对实际安全检测任务进行执行过程中，在对瓦斯超限检测之后就会立即响应报警和设备的开停控制。如果是在正常情况下瓦斯检测任务执行之后会进入到挂起状态，然后通过CPU使用权将其他的任务得以正常化运行，进而再按照优先权的级别顺序进行运行。设备开停状态检测任务以及设备状态等能在延时时间间隔内得到有效执行。通过这一系统的应用就能有效将安全性能得以提升。

结语：对于煤矿的安全测控系统的保障，在嵌入式系统的应用下，特别是嵌入GPS功能的嵌入式系统下，能够得到很大程度的优化。在此次的理论研究中，从系统的开发模式以及结构特征等方面进行了分析，然后对系统的运行机理进行了阐述，希望在此次研究下能对这一系统有更深的认识。

参 考 文 献

[1] 张乐芳，李超. 嵌入式技术在煤矿排水系统中的应用[J]. 煤炭技术. 2013（10）

[2] 陈彩明，谢承玲，刘洪林，刘堂宇. 一种矿工智能帽的设计及实现[J]. 现代电子技术. 2013（08）

[3] 夏月星，张俊平，路丽娟. 聚合系统供电电源的技术改造[J]. 自动化应用. 2014（08）

[4] 汝彦冬. 新型井下测控分站的设计[J]. 自动化仪表. 2014（06）