CN204231417U - 基于嵌入式web服务器的煤矿井下电力监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下电力监控系统，以煤矿井下电力监控系统为研究对象，提出关于B/S结构的煤矿井下电力监控系统的方案，搭建了嵌入式Web服务器的硬件平台以及嵌入式Web服务器GoAhead技术的实现。将嵌入式Web服务器技术与工业以太网技术应用到井下电力实时数据的采集当中，同时针对传统电力数据采集系统的不足，构建了以ARM和DSP为核心的数据采集系统。采用能够满足多种微处理器的以太网控制器AX88796作为核心芯片，通过工业以太网与井下电力监控系统通信，实现电力系统的远程监控。使得监控系统具有更好的实时性与交互性，因此大大提高了远程监控的可靠性以及控制的效率。

Description

基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下电力监控系统

技术领域

本实用新型涉及井下电力监控技术领域，具体为一种基于嵌入式WEB服务器的井下电力监控系统。

背景技术

在现代工业生产中，电气设备的正常运行对整个企业的安全正常运行有着决定性的意义，对于这些设备的实时监控，需要人员有更多的工作经验或是轮流值守在设备旁的传统监控方式越来越凸显许多不足之处，特别是在一些工作环境恶劣的环境下，一旦出现问题，就必须做出快速反应，这样不仅会消耗大量的人力资源，而且效率甚低。

对于当前煤矿生产的安全运行依然存在诸多的隐患，井下环境也依旧恶劣，尤其井下的供电设备和线路，更需要具有很好性能的煤矿井下的电力监控系统，使其对矿山的安全生产可以起到重要保障。

近年来，随着超大规模集成电路和网络技术的高速发展，将嵌入式Web服务器技术应用到远程监控系统，监控人员就可以随时随地通过互联网直接全面的读取被监控系统当前的各个状态参数，掌握系统的运行状况。一旦当系统出现问题时，监控人员能够及时的采取正确的补救措施，降低损失，并且对于工作人员的生命安全也提高了保障。

实用新型内容

本实用新型提出的基于嵌入式WEB服务器煤矿井下监控系统，设计了其所需的硬件构件和软件构件。硬件构件是实现对现场信号包括开关、电压和电流传感器、现场环境实时画面的捕捉以及现场环境温度的监测等输入信号的采集处理，然后转换成可以直接连入工业以太网的输出信号，并且能够实时地接受远程用户端的控制和访问；软件构件是针对Web服务器及数据库服务器的操作，基于嵌入式Web的网络监控等功能。嵌入式Web服务器提供一个远程用户端的操控方式，用户在远程客户机上，可以运行IE浏览器，通过Internet对Web服务器进行访问，进而操控被嵌入的设备，同时能够发出控制命令，通过Web服务器对现场终端进行操控。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：基于嵌入式WEB服务器煤矿井下电力监控系统中的硬件设计主要包括S3C2410芯片、系统存储模块、数据采集模块、通信模块和人机交互模块；其软件设计主要包括嵌入式Web服务器GoAhead和嵌入式Web服务器技术与实现。基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：包括系统存储模块、数据采集模块、通信模块和人机交互模块，以DSP芯片TMS320F2812结合数模转换芯片ADS8365，通过电压互感器和电流互感器以及温度传感器分别对井下电力设备的三相电压和三相电流以及现场的温度进行高速采集与处理，系统存储模块采用以ARM920T为内核的S3C2410芯片对处理后的数据进行压缩、存储、打包，通过工业以太网的控制芯片AX88796C，将数据包传送给调度中心，实现客户端与现场终端的远程通信，设置LCD显示，直观的显示电力系统运行的情况。

本实用新型设计的基于嵌入式WEB服务器煤矿井下电力监控系统中的软硬件各模块的突出特征在于：

(1)、用以ARM920T为内核S3C2410芯片，该芯片支持Linux等操作系统，通过把Linux操作系统移植到S3C2410芯片上，用户可以操纵Linux系统来获取各个模块数据以及发出命令，实现与电力系统实时监控进行信息交流功能。

(2)、用以DSP模块进行数据采集与处理，该模块是由前向通道和DSP芯片组成。设计中采用32位定点高速DSP芯片TMS320F2812，结合高性能数模转换芯片ADS8365，用来实现更高的精度和速度，特别适用于井下电力数据大批量处理的测控场合。

(3)、对于应对井下的恶劣环境，提高信息的传输效率，使用能够工作在-40～85℃温度的以太网控制芯片AX88796C，保证通信模块的正常稳定。

(4)、以针对嵌入式实时操作系统开发的GoAhead作为嵌入式Web服务器，能够满足并响应Web服务器的各种要求。支持Linux等操作系统，以及支持CGI、嵌入式JavaScript、ASP和静态页面HTML格式，具有免费、体积小巧、支持多平台、嵌入的JavaScript与动态数据页的优点。

(5)、用HTTP协议与通用网关接口CGI技术来实现用户端浏览器、Web服务器以及CGI程序之间的交互工作，来实现动态网页的功能。CGI接口是Web服务器与外部CGI程序相互通信的标准接口，Web服务器是浏览器与外部CGI程序 之间的通道。

本实用新型的优点就是：本系统实现了低功耗、通信可靠、高速数据采集与精度高等特点，将WEB技术与工业以太网技术应用到实时数据采集中，具备了更好的实时性和交互性，从而大大提高了远程监控与控制的效率与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的硬件原理框图。

图2为本实用新型的软件结构框图。

图3为本实用新型的Web服务器的工作流程图。

具体实施方式

基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下监控系统的硬件原理框图如图1所示，其特征在于：嵌入式现场终端设备DSP芯片(2)和数模转换芯片ADS8365(3)通过电压互感器(5)和电流互感器(6)以及温度传感器(7)分别对井下电力设备的三相电压和三相电流以及现场的温度进行高速采集与处理，处理后的数据经过微处理器S3C2410(1)进行压缩、存储、打包，并通过工业以太网(4)将数据包传送给调度中心；USB摄像头(8)是实时捕捉现场画面；电源、时钟及复位电路(9)是对嵌入式处理器供电、提供时钟信号以及复位信号。

基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下监控系统的软件框图如图2所示，其特征在于：嵌入式Linux操作系统(15)已经成功的移植在了微处理器S3C2410(1)上；用户在远程客户机上运行IE浏览器(12)，通过Internet对Web服务器(13)进行访问，进而操控被嵌入的设备，同时能够发出控制命令，通过Web服务器(13)控制远程设备(14)；同时为了更方便的了解现场情况并对现场进行实时控制，在嵌入式的电力监控系统中，加入了LCD显示(10)，能够直观的显示出电力系统运行的情况，并且根据现场所得的数据，对现场运行设备进行相应地分析和控制。此系统利用液晶显示器来做一个图形用户界面(MiniGUI)(16)。

基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下监控系统的Web服务器的工作流程图如图3所示，其特征在于：当Web服务器(13)监听到用户端的发送的请求信号时，HTTP协议将创建一个进程为用户连接服务。根据请求信号的不同，Web服务器(13)返回HTML文件或是通过CGI调用外部应用程序，外部CGI程序通过API 接口访问数据库进行数据处理，然后将结果返回给Web服务器(13)，最后Web服务器(13)通过HTTP协议将结果以Web页面的方式返回用户端。

Claims (1)

1.基于嵌入式WEB服务器的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：包括系统存储模块、数据采集模块、通信模块和人机交互模块，以DSP芯片TMS320F2812结合数模转换芯片ADS8365，通过电压互感器和电流互感器以及温度传感器分别对井下电力设备的三相电压和三相电流以及现场的温度进行高速采集与处理，系统存储模块采用以ARM920T为内核的S3C2410芯片对处理后的数据进行压缩、存储、打包，通过工业以太网的控制芯片AX88796C，将数据包传送给调度中心，实现客户端与现场终端的远程通信，设置LCD显示，直观的显示电力系统运行的情况。