CN103590853A

CN103590853A - 矿用指挥系统嵌入式终端设备

Info

Publication number: CN103590853A
Application number: CN201310471291.8A
Authority: CN
Inventors: 李瑞金
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: CN103590853B

Abstract

本发明涉及一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其指挥系统能够覆盖全矿，通过终端设备可以实现地面和井下双向通话、实现地面向井下宣传安全教育内容和工作指示以及上级文件等日常安全生产方面的信息及警示语，作为上级指挥生产的有效工具。本发明主要特征是由传感器采集到的信号经过传感器驱动电路，由光耦隔离后传到ARM控制器，ARM控制器将信号进行比较后驱述语音模块，通过扬声器发出语声，同时驱动LED显示相应的汉字。本系统功能是将主站语音和文字通过网络传输到ARM控制器，ARM控制器控制功放电路驱动扬声器，同时在LED显示屏上显示文字。本发明终端设备通过CAN网络将主站指挥命令传至各分站，实现管理者的高效率的指挥。

Description

矿用指挥系统嵌入式终端设备

技术领域

本发明涉及矿用网络通信领域，具体涉及一种矿用指挥系统嵌入式终端设备。

背景技术

根据目前煤矿发展的要求和先进的煤矿自动化产品的特点以及根据煤矿安全规程，对煤矿井下矿用运输电机车运行于弯道和岔道时的运行速度有严格的规定，为了进一步落实煤矿安全规定，紧跟煤矿发展需要，进一步完善煤矿井下设备，综合所需要求，故提出本发明。本矿用指挥系统的嵌入式终端设计是矿用井下电话系统和矿用隔爆声光语音报警装置系统的有机结合，进一步拓展了井下通信技术。应用光缆将地面设备和井下设备连接成网，形成工业以太环网。将声音信号和文字通过以太网传输到指挥终端设备，指挥终端设备之间通过CAN总线，形成CAN网络，进行信息的进一步传递。

发明内容

本发明涉及一种矿用指挥系统的嵌入式终端设计，其矿用指挥系统能够覆盖全矿，通过嵌入式终端可以实现地面和井下的双向通话、可以实现地面向井下宣传安全教育和工作指示，以及上级文件内容等日常安全生产方面的各种信息及警示用语，作为上级指挥生产的有效工具。本发明分为两部分，第一部分是矿用指挥系统功能与整体构架；第二部分是系统的终端设备功能与结构；第三部分是系统上位机软件开发设计。

第一部分：矿用指挥系统功能。（1）安全生产指挥功能，随时通过广播下达生产调度任务。（2）文件通知和安全知识的日常广播功能。（3）可以进行双向通话的对讲功能，类似矿用本安电话的功能。（4）可以播放音频文件。（5）可以同步高清晰的显示文件内容、安全知识、生产调度信息。（6）通过设置可以作为不同区域的语音报警显示装置，提供危险地段的预警提示。

第二部分：系统终端设备功能。（1）终端设备直接受指挥系统主站控制，它是信息的接受者，通过大屏LED可以高亮显示文字信息。（2）通过终端设备驱动音响可以清晰播放主站语音信息。（3）终端设备具有CAN网络通信功能，可以和其他设备之间进行相互通信交换信息，传递信息。（4）独立使用可当做语音报警显示设备，当外部任意一个传感器动作时，传感器将信号传递给微控制器ARM，ARM驱动LED屏显示字幕，同时发控制指令驱动语音模块发出报警声音，提醒井下作业的工人注意安全。只有当传感器复位后故障信号才能解除，微控制器ARM就回到正常显示界面显示日常警示用语，并且可以播放轻音乐。

系统终端设备又分为两种，一种是系统设备主站；一种是系统设备分站。系统主站有以下功能：1.可以监听系统内任意一个分站设备；2.可以对所有分站设备广播信息。3.应答最后呼叫它的设备。系统分站主要功能：1.通过电路板上的地址拨码开关，设定分站地址和组地址对设备进行分组，实现选择性广播。2.通过组地址设置可以对组内的所有分站播报信息；3.可以对其他设备分站播报信息。4.可以呼叫主站，与主站进行通话。

第三部分：系统上位机软件的开发设计。上位机软件采用可视化界面VB设计。包括5部分，第一：基本功能初始化，包括井上设备选择、搜索井下设备、修改设备配置、设备复位。其中修改设备配置包括CAN波特率设置、组地址设置、逻辑地址设置、语音编码率选择。第二：语音播放控制，其中包括被叫地址，语音速率选择、井上设备声源选择、组播、监听、双向、应答最后呼叫设备。第三：MP3控制。第四：设备列表显示栏。第五：事件日志显示。其中包括网络号、事件类型、开始时间、结束事件、主叫地址、被叫地址。

终端设备主要组成结构：采用隔爆兼本安型结构。隔爆腔内放置本安电源；本安腔内部放置两块点阵屏、玻璃板、主控板、扬声器、电源接口板。

主控制板主要组成结构：采用32位的ARM作为内核的CPU处理单元、电源接口、JTAG仿真接口、语音模块、功放TDA2822、汉字显示点阵屏接口电路、外部传感器驱动电路、光耦隔离电路、以及按钮显示电路、拨码开关电路、驱动点阵屏电路、CAN接口电路、地址设置拨码开关、SD卡存储器。

附图说明

图1为矿用指挥系统整体框架图。

图2为本发明矿用指挥系统终端设备控制框架图。

具体实施方式

如图1所示矿用指挥系统分为地面和井下两部分，地面控制室通过麦克风发出语音，语音经音频线传输到指挥系统控制设备主站，主站通过CAN网络将音频信号打包后经过CAN转以太网模块将信息借助光缆通过地面工业以太环交换机网传输到井下工业以太环交换机，井下工业以太环交换机将信息传输到以太网转CAN总线模块，通过转换后在井下的终端设备分站上接收到井上发出的语音指令，将音频信息还原成声音通过扬声器播报出来。同时井下终端设备将接收到的文档信息显示在LED显示装置上。

本发明地面控制室主站主要功能有：安全生产指挥功能，随时通过广播下达生产调度任务；文件通知和安全知识的日常广播功能；可以进行双向通话的对讲功能，类似矿用本安电话的功能；可以播放音频文件；可以同步高清晰的显示文件内容、安全知识、生产调度信息。

本发明井下终端设备主要功能还有：终端设备直接受指挥系统主站控制，通过大屏LED可以高亮显示主站发送的文字信息；通过终端设备驱动音响可以清晰播放主站语音信息；终端设备具有CAN网络通信功能，可以和其他设备之间进行相互通信交换信息，传递信息，可以联机实现局部统一报警显示；独立使用可当做语音报警显示设备，当外部任意一个传感器动作时，传感器将信号传递给微控制器ARM，ARM驱动LED屏显示字幕，同时发控制指令驱动语音模块发出报警声音，提醒井下作业的工人注意安全。只有当传感器复位后故障信号才能解除，微控制器ARM就回到正常显示界面显示日常警示用语，并且可以播放轻音乐。

终端设备根据其任务的不同又分为主站和分站

系统主站有以下功能：1.可以监听系统内任意一个分站设备；2.可以对所有分站设备广播信息。3.应答最后呼叫它的设备。

系统分站主要功能：1.通过电路板上的地址拨码开关，设定分站地址和组地址对设备进行分组，实现选择性广播。2.通过组地址设置可以对组内的所有分站播报信息；3.可以对其他设备分站播报信息。4.可以呼叫主站，与主站进行通话。

如图2系统终端设备控制功能框架图所示供电电源为12V和5V两路本安电源。

以上显示和描述了本发明的基本工作原理和系统主要功能、终端设备主要功能。本行业的技术人员应该有所了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本系统的基本实现功能，在不脱离本发明精神和范围的前期下，本发明还会有各种变化和改进，这种变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其主要特征在于：由传感器、传感器驱动电路、光耦、LED驱动电路、两块双色LED显示屏、语音模块、功放、扬声器、语音和显示拨码开关、呼叫按键和广播按键和组播按键及相应的功能指示灯、ARM控制芯片组成。本系统主要将主站语音和汉字信息通过网络传输到所述ARM控制器，所述ARM控制器驱动功放电路通过所述扬声器发出声音，驱动所述LED显示屏在所述两块LED显示屏上显示相应信息。本发明终端设备最终通过CAN网络将主站指挥命令传至各分站，实现管理者的高效率的指挥。所述矿用系统的嵌入式终端设备之间通过CAN网络可以进行广播和选择性分组播报信息，若所述设备距离较远可借助CAN中继器。若所述传感器将采集到的信号经过所述传感器驱动电路，通过所述光耦隔离后传输到所述ARM芯片，所述ARM芯片将传来的信号进行判断后，驱动所述语音模块，通过所述扬声器发出相应的报警声，同时驱动所述LED驱动显示电路在所述LED显示屏上显示相应的汉字，报警汉字用红色显示。

2.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：所述控制器为ARM。

3.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：传感器包括：接近传感器、人体红外传感器、各种无源开关。

4.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：其矿用主要指设备用应用在煤矿。其应用场所包括：斜井、风门、绞车或罐笼，运输大巷等场所的语音提示及显示。

5.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：其指挥系统主要指通过工业以太环网和CAN网络实现地面和井下的双向通话、实现地面向井下宣传安全教育和工作指示，以及上级文件内容等日常安全生产方面的各种信息及警示用语，还包括系统上位机软件。

6.根据权利要求5所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：系统上位机软件主要包括：

五部分，1.基本功能初始化，包括井上设备选择、搜索井下设备、修改设备配置、设备复位。其中修改设备配置包括CAN波特率设置、组地址设置、逻辑地址设置、语音编码率选择。2.语音播放控制，其中包括被叫地址，语音速率选择、井上设备声源选择、组播、监听、双向、应答最后呼叫设备。3.MP3控制。4.设备列表显示栏。5.事件日志显示。其中包括网络号、事件类型、开始时间、结束事件、主叫地址、被叫地址。

7.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：两块双色LED显示屏主要用来显示报警信息，清晰高亮显示，光信号强度在黑暗中30m处可见。显示屏采用红、绿LED点阵发光。

8.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：语音模块根据LED显示的不同文字内容输出不同的语音信号。语音可包括多达200段信息。

9.根据权利要求1所述一种矿用指挥系统嵌入式终端设备，其特征在于：矿用指挥系统嵌入式终端设备，其终端设备主要包括32位的ARM作为内核的CPU处理单元、电源接口、JTAG仿真接口、语音模块、功放TDA2822、汉字显示点阵屏接口电路、外部传感器驱动电路、光耦隔离电路、以及按钮显示电路、语音显示拨码开关电路、驱动点阵屏电路、CAN接口电路、地址设置拨码开关、SD卡存储器，扬声器。