矿井救援逃生规划系统设计

2020-08-11陈伟利

科学技术创新 2020年20期

关键词：手环网页心率

罗勇陈伟利江萍

（吉林建筑大学，吉林长春130118）

1 系统整体架构设计

系统设计方案如图所示，整个系统的设计包括云平台的设计，Zigbee 系统设计，智能手环的设计，手机APP 设计，服务器系统设计，数据库以及网页设计。

2 Zigbee 定位系统设计

在每个纵向出入口，设计节点计算机，通过路由节点（蓝牙、含WIFI、Zigbee 模块），可以接收矿井下所有环境信息和人员生命体征信息。Zigbee 采用电池供电，再断电情况下也能使用，并且在电量耗尽之前发出提示警报，这样可以应对矿井多变的环境。

3 智能手环的设计

选用STM32fl03C8T6 作智能手环的主控芯片，其中需要搭载蓝牙模块负责与手机连接与手机APP 通信。对于心率传感器我们选用MAX30102，方便测量工作人员的心率。

手环上还配有一块0.96 寸的液晶屏，可以在手环上显示心率等健康数据。电源设计我们选用两节CR2032 纽扣电池来供电做为产品初期的能量来源。

4 设计手机APP

手机APP 主要是实现手机和手环之间传输信息，以及手机和服务器之间的数据共享。手机在这里起到一个桥梁作用，目的是解决手环和服务器之间的矛盾点，从而保证火灾救援和逃生系统正常运行，并能够应对突发状况做出快速的反应。

我们把手机APP 分为正常模式和火灾救援模式两种。在正常模式下只显示佩戴手环的人的心率和血氧值。

而在发生火灾时，手环的救援模式则能够及时发出声光报警并定位受困人员位置，方便消防人员进行救护。同时，也为受困人员提供逃生路径，当受困人员等待救援时还可显示救援进度。

5 服务器系统设计

我们使用的芯片的内核是ARM Cor-t exA9，芯片型号为EXYNOS4412，是一款采用了三星的设计工艺，是三星的一款四核处理器，有304 个多功能I/O 端口，164个存储引脚，37 组通用口，2 组存储口。这么多引脚做裸机开发的话很难实现对引脚的管理和分配，所以我们必须引入一个操作系统来辅助我们进行开发。

这里我们选用Linux 操作系统，系统具有Linux 进程、线程、共享内存、和网络编程，能够提高编程效率，系统具有开放性，能够自由的对内核进行修改和裁剪。Linux 还具备独立性，能够将外部设备当做文件来看，只要安装驱动程序就可以使用。Linux具有丰富的网络功能，内置网络完善，更重要的是还具有良好的可移植性。

6 数据库、网页设计

数据库我们采用SQLite3，SQLite3 是一款轻型的数据库，是遵守ACID 的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C 库中。它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K 的内存就够了。网页服务器我们选择Boa 服务器，Boa 是一种非常小巧的Web 服务器，其可执行代码只有大约60KB 左右。作为一种单任务Web 服务器，Boa 支持CGI，能够为CGI 程序fork 出一个进程来执行。Boa 的设计目标是速度和安全。

同时我们在Web 浏览器上开发了一套简单明了，方便管理和控制的前端用户平台，让使用人员能够快速掌握我们整个系统，让所有复杂的算法，操作系统简单化，适合广大用户的使用，这就是我们设计Web 前端的终极目的。

这个Web 前端就相当于一个总司令一样控制这整个系统，系统每个部分的数据都能够在Web 浏览器上显示、调用和修改。网页上包括人员定位显示、自救与被救，还可以即时的进行逃生路线的规划。