一种基于Linux嵌入式的智能瓦斯监测设计.pdf

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1、一种基于“nux嵌入式的智能瓦斯监测设计赵华玮一种基于Li肌x嵌入式的智能瓦斯监测设计半赵华玮(煤炭科学技术研究院有限公司北京，100013)摘要：设计了一种基于Linu)【嵌入式的，将瓦斯数据采集、通话、视频拍摄、数据上传集成在一起的智能瓦斯监测技术，嵌入式Mcu使用LPcl768ARMcortex—M3处理器，模块化的设计了采集、存储、上传、拍摄等功能，极大提高了现场工人的瓦斯监测效率，减少了设备佩戴的种类，为工业现场提供了智能化的瓦斯移动监测方案。关键词：unll】【；嵌入式；智能设备；瓦斯监测中图分类

2、号：’I粥11．1l文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．c出．1001—9227．2016．08．106Abstract：TheinteUigemgasmonitoringtechnologyhasbeendesignedwitIlgasdetectiVe，voice，video，wirelesstIanspon．Modulardesignofdetective，datasave，wirelessandvideobyEmbeddedMCUIPCI768ARMCortex—M3，hashighlye

3、nhancedworkers’gasmonit撕nge伍ciency，reducedthetypes0fwearequipment，ando饪aredinteu唔entsolutionofgasmovingmonit捌nginindustrial矗eld．Keywords：Linu)【；embedded；intelligentdevice；gasmonit耐ngO引言目前，煤矿瓦斯事故占我国煤矿事故50％以上比例，对人民生命财产及煤矿安全生产具有很大的威胁。国家从政策法规中规定了瓦斯监测的必要性，每个煤矿都设

4、立了专门的瓦斯巡检部门。常规井下作业人员在作业过程中配备的气体检测仪多为单参数气体检测仪，部分人员下井还需配备多台检测仪，体积较大且沉重、佩戴不方便，部分矿山配有多参数检测仪，但不具有历史数据保存及查询功能，且无法将井下环境气体测定数据实时上传至地面，无法实现“数字化”和“智能化”，不利于井下生产的全程智能化控制。根据国家“数字化矿山”精神，无纸化办公取消手工纸质记录已经是必然的趋势‘“。由于煤炭行业技术普遍较为落后，新技术的推广和普及较为迟缓，随着煤炭生产日益增长的需要，已有产品的性能指标已经远远不能满足要

5、求，因此，提高质量、改进便携式检测仪的性能、开发智能的新型便携式检测仪器显得十分迫切。本文旨在研究以LPcl768ARMCortex—M3处理器为核心，集无线通信、照相摄像功能和甲烷、一氧化碳、氧气等测定功能为一体，设计出智能化、多功能、数字式手持终端测定器。1硬件设计硬件方案以LPCI768ARMcortex—M3处理器旧1为核心，外围由瓦斯监测模块、无线模块、报警模块、通话模块及拍照模块等组成。瓦斯监测模块由12位的ADC采样芯片AD872A高速采集甲烷气体、一氧化碳气体、氧气及温度数据。无线模块采用凌特

6、公司最新dust方案，通过2．4Gmesh网络将气体数据传至地面平台；通话模块采用华为Mu509将39及通话基带集成在一起进行语音通话；拍照模块选用MIPI接口的数字式摄像头，像素为500w，报警模块由ARM处理器的L／0口及闪光灯进行配合声光报警。收稿日期：2016一03—10女基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAK06805)作者简介：赵华玮(1984一)，江苏扬州人，助理研究员，主要从事传感技术和光电测量技术研究工作。·106·图l智能瓦斯监测方粟硬件模块图以上模块并无直接的相互关联，

7、ARM处理器对各模块进行驱动，并采集气体数据、控制L／O口和输出无线信号，实现瓦斯监测的数字化和智能化。其中较为关键的是利用凌特公司最新dust技术旧1的mesh网络将数据无线上传至井上，其最大优势是仅用3个无线节点即可实现微功耗设计，具体的硬件设计原理图如图2所示。图2mesh节点硬件原理图《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)2智能瓦斯设备软件设计智能瓦斯设备的软件设计流程图如图3所示，由12位ADC程序将气体浓度值转换为电压值，以1inux核心平台为中心通过数据采集单元的算法将浓度数据通过

8、串口程序用dust模块上传至中心平台。与此同时智能设备需要有显示功能，用3．2寸的液晶屏显示气体监测数据；在程序里设置每种气体的报警上下限，当浓度超限时控制GPIO口进行声光报警提醒。另外，MU509模块具有基带通话功能，对其进行编程实现了智能设备的通话功能；另外选用了MIPI接口的摄像头Ho，进行摄像头的底层编程实现了智能设备的拍照功能。与此同时对unux数据库”o进行开发将气体浓度数据及报警数据