CN200983119Y - 矿用本质安全型计算机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用本质安全型计算机，它包括搭载板和安装在搭载板上的计算机核心板，搭载板通过信号线分别连接信号转接板和液晶驱动板，信号转接板和液晶驱动板均与液晶显示器连接，数据存储单元通过接口与搭载板连接，操作面板通过控制端口与搭载板连接，电源板通过电源线给整个电路提供电源。本实用新型具有成本低、体积小、重量轻、允许在线测量和带电维护等优点，同时它也能用于危险场所，因此在低压低功率电气设备、仪器仪表等领域内，它是首选的防爆设备。

Description

矿用本质安全型计算机

技术领域

本实用新型属于矿山生产、安全技术领域，具体涉及一种矿用本质安全型计算机。

背景技术

煤矿生产、安全中需要计算机的场合很多，例如采煤机、通风系统、监测监控系统等。但现阶段这些已有设备都是隔爆型或隔爆兼本质安全型，隔爆型相对于本质安全型有许多缺点。比如隔爆型结构是由板筋件通过焊接将其组装成箱体，然后将计算机装入箱体内，缺点是体积、重量较大，不利于随身携带。而本质安全防爆技术具有成本低、体积小、重量轻、允许在线测量和带电维护等优点，同时它也能用于危险场所。因此在低压低功率电气设备、仪器仪表等领域内，它是首选的防爆技术。目前专用的矿用本质安全型计算机在国内外还没有相关产品，因此设计实现该计算机有广泛的市场前景。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，而提供一种成本低、体积小、重量轻、允许在线测量和带电维护的矿用本质安全型计算机。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种矿用本质安全型计算机，其特征在于它包括搭载板2和安装在搭载板2上的计算机核心板1，搭载板2通过信号线分别连接信号转接板3和液晶驱动板5，信号转接板3和液晶驱动板5均与液晶显示器4连接，数据存储单元8通过接口与搭载板2连接，操作面板7通过控制端口与搭载板2连接，电源板6通过电源线给整个电路提供电源。

所述计算机核心板1为SOM-2354核心板块；所述搭载板2为SBITSOMX86系列3.5 586低功耗计算机底板；所述电源板6上装有三组锂电池组，12V输出电压经DC/DC器件分别产生系统工作的12V、5V和3.3V电压；所述数据存储单元8为微硬盘；所述液晶显示器4为3.5英寸640×480分辨率小屏幕；所述操作面板7上设置有功能键，同时在操作面板设置了软关机键，避免了硬关机对计算机系统和硬盘的伤害。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、采用了研华400MHz主频的SOM模块、128MDDR的内存在运行速度上，可以快速完成井下的各项数据处理工作。采用100BASE-TI/O接口，可以使计算机快速组网，便于井下数据的快速传输。采用WindowsXP操作系统，系统软件与一般计算机完全兼容，更易于系统的升级及功能的扩展。搭载版上扩展有多种接口，满足井下复杂作业的要求。2、4GB的微硬盘存储器，保证计算机存储能力的基础上，还具有体积小，重量轻，功耗低的特点。便于携带，符合本质安全要求。3、3.5寸的TFT-LCD显示屏，640×480分辨率，12V的背光，降低了电压。面板及背光耗电功率为5.57w，重量仅290g。4、矿用本质安全型计算机设有软关机键，可将常用功能键引到面板，在井下作业不需键盘和鼠标就可完成一般工作。还可将功能键进一步扩展，满足不同条件下的要求。

附图说明

图1为本实用新型矿用本质安全型计算机的电路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括搭载板2和安装在搭载板2上的计算机核心板1，搭载板2通过信号线分别连接信号转接板3和液晶驱动板5，信号转接板3和液晶驱动板5均与液晶显示器4连接，液晶驱动板5将图像信号传送给液晶显示器4，信号转接板3将控制信号传输给液晶显示器4，数据存储单元8通过接口与搭载板2连接，操作面板7通过控制端口与搭载板2连接，电源板6通过电源线给整个电路提供电源。搭载板2上设置有IDE硬盘或光驱接口、显示器接口、电源接口、控制端口、音频接口、键盘鼠标接口、网络接口和CF卡接口等。

启动系统时，首先开启操作面板7上的电源键，然后启动计算机开关键，此时本质安全电源板6将给核心板1，搭载板2，液晶显示器4供电，等待系统自动开机。在等待过程中，核心板1通过搭载板2检测到数据存储器件8及液晶显示器4，通过数据存储器件8上预装操作系统启动计算机，并在液晶显示器4上显示。系统启动完毕后，计算机可自动运行自行研发的软件。操作面板7可以控制软件，例如软件的开启及关闭，是否将视频信号存储等。搭载板2上还带有USB接口，可方便快速地下载存储数据。

关闭系统时，可按下操作面板7上的软关机键，计算机将自动关闭正在运行的软件，待计算机关闭后，再关闭操作面板7上的电源键即可。

1、核心板1

考虑到用于井下计算机在体积、重量、功耗等方面的要求，我们对两种常用的嵌入式系统研华SOM-2354和PC104做了比较：

在板块性能上：SOM-2354采用的CPU主频达到400MHZ，选用的是128M的DDR内存，更有高达16M的显存，其性能要高于PC104板上的CPU300MHZ、256SDR内存、4M显存。SOM-2354板便于系统功能的扩展，这也有利于节省系统开发时间。

在体积上：SOM-2354为68×100mm，PC104为96×90mm，前者更为轻巧，适用于井下便携式要求。

在功耗上：两者所需电压基本相同，SOM-2354额定电流和最大电流分别为1A和1.4A，PC104额定电流和最大电流分别为1.04A和1.35A。前者在一般工作模式下的功耗较后者小。

综合以上技术原因，我们选择SOM-2354为核心板块。

2、搭载板2

在搭载板的选择上，我们选用价格低廉但是功能强大稳定的SBITSOMX86系列3.5 586低功耗计算机底板。该板可搭载研华SOM144系列核心板，可定制外围接口，标配声卡、以太网口、串口、键盘鼠标、标准IDE、微硬盘、LCD等接口。该板较同类型的研华DB2300体积只有后者的1/3，价格也便宜得多。该板采用ATX电源或AT电源，额定5V，电流1A-1.5A，完全满足本质安全的要求。

3、本质安全电源板6

本质安全电源板使用可充电锂电源，完成对矿用本质安全型计算机的电源支持。首先采用了安全组件分流技术，三组锂电池组12V输出电压经DC/DC器件分别产生系统工作的12V、5V和3.3V电压；其次采用锂离子电池专用保护IC，电路中设有稳压、过流保护、过压保护和短路保护等功能，并且所有保护功能环节均为冗余设计，双重保护；最后用环氧树脂将电池组与保护性组件胶封为一体，使得电路更可靠和安全。本质安全电源板保证装置可连续工作8小时。

4、数据存储单元8

数据存储单元如果采用IDE普通硬盘，例如WD的4.3G硬盘，5V/660mA，2V/240mA，合并功率在6.18W，典型功耗在3.5W左右，难以达到本质安全要求。所以我们采用的是微硬盘。其特点有：超大容量：要知道，微硬盘的盘片面积只有1英寸，整体也不过电话卡1/3面积，主流容量却达到了1-4GB级水平；使用寿命长：采用比硬盘更高技术来制作，保证了它的使用寿命，可反复抹写30万次以上，通常能稳定工作五年；带有缓存：这不仅仅是出于避震的需要，而是提高数据传输率的重要保证，避震可以由外置的内存来完成，但没有缓存的话，微硬盘的速度会显得比较慢，一般产品都配有128KB容量数据缓存；高速传输：现在的微硬盘都有3600-4200RPM(Rotation Per Minute，转/分)，最快的已经达到4500RPM。当然，由于盘片体积小，相同转速时，数据传输率比普通硬盘要低。虽说体积小散热不容易，但它们都拥有自动省电模式，能主动降低发热量，让高速可以更持久；接口广泛兼容性：微硬盘与普通硬盘一样，都兼容工业标准的多种硬盘接口，这主要由控制芯片来决定，使其适用于多种手持装置；高防震性：由于微硬盘的特殊设计，它的防震能力比一般笔记本硬盘强许多，其特殊的磁头载入载出技术，使抗冲击能力高达1500G(非工作状态)和175G(工作状态)。

5、液晶显示单元4

矿用本质安全型计算机显示单元采用TFT-LCD(Thin FilmTransistor-LCD薄膜晶体管液晶显示器)、3.5英寸640×480分辨率小屏幕显示。TFT为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器件，在每个像素点上设计一个场效应开关管，这样就容易实现真彩色、高分辨率、快响应速度、高灰度的液晶显示器件。背光源采用LED，以低压+12V供电，省却了CCFT所需要的启动器、高压镇流器等设备，免除了无效电损。LED背光源功率却仅有1.3W；而同等尺寸液晶屏需要的CCFT，耗电要达2.5W以上。整个显示单元功率为5.57W，重量仅290g，可以实现本质安全电路。

本实用新型矿用本质安全型计算机的电气参数：

工作电压：DC12V/DC5V/DC3.3V；

工作电流：(DC5V)1.4A/(DC12V)0.4A/(DC3.3V)0.23A；

CPU：400MHz；

内存：128MB DDR DRAM；

显存：4MB；

CFII插口：1；

完全符合本质安全的要求。

Claims (7)

1、一种矿用本质安全型计算机，其特征在于它包括搭载板(2)和安装在搭载板(2)上的计算机核心板(1)，搭载板(2)通过信号线分别连接信号转接板(3)和液晶驱动板(5)，信号转接板(3)和液晶驱动板(5)均与液晶显示器(4)连接，数据存储单元(8)通过接口与搭载板(2)连接，操作面板(7)通过控制端口与搭载板(2)连接，电源板(6)通过电源线给整个电路提供电源。

2、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述计算机核心板(1)为SOM-2354核心板块。

3、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述搭载板(2)为SBITSOMX86系列3.5 586低功耗计算机底板。

4、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述电源板(6)上装有三组锂电池组，12V输出电压经DC/DC器件分别产生系统工作的12V、5V和3.3V电压。

5、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述数据存储单元(8)为微硬盘。

6、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述液晶显示器(4)为3.5英寸640×480分辨率小屏幕。

7、根据权利要求1所述的矿用本质安全型计算机，其特征在于所述操作面板(7)上设置有功能键，同时在操作面板设置了软关机键。

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