CN204496240U - 一种基于fpga的智能环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于FPGA的智能环境监控系统，所述系统应用于煤矿井下炸药库、雷管库、看守房等特殊的环境，所述智能环境监控系统包括：环境信息采集设备、存储设备、FPGA主控设备、图形显示器和报警器，所述环境信息采集设备的信号输出端连接FPGA主控设备的数据输入端，所述FPGA主控设备的控制输出端用于连接炸药库的执行机构，所述FPGA主控设备的信号输出端连接图形显示器和报警器。本实用新型采用FPGA作为主控制器，数据监测的精确度大大提高，极大的减小了系统的滞后性，解决现有炸药库的由于监测不当，容易造成爆炸，给井下煤矿带来严重威胁的问题。

Description

一种基于FPGA的智能环境监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于FPGA的智能环境监控系统，所述系统应用于煤矿井下炸药库、雷管库、看守房等特殊的环境。

背景技术

炸药库主要是贮藏炸药雷管，具有易燃、易爆等特点，在贮存过程中如果有操作不当有可能发生重大爆炸事故，造成严重损失和人员伤亡。所以实时监控炸药库的贮存环境及实现智能监控势在必行，这样才能保障炸药、雷管、导火线等爆破器材安全、长期存放，取得良好的经济和安全效果。

由于成本、系统功耗和面市时间等原因，许多通讯、视频和图像等实时信号处理系统已无法简单地用现有DSP处理器来实现，现场可编程门阵列(FPGA)尤其适合于乘法和累加(MAC)等重复性的DSP任务，而用FPGA以纯硬件方式实现功能的系统应用而生。FPGA器件能够以高速、实时、低成本、高灵活性的优点应用于数字信号处理领域，它可以完全取代通用DSP芯片或作为通用DSP芯片的协处理器进行工作。

安全问题是煤矿生产中的重中之重，爆破是生产作业工序中的一个重要环节，而炸药库作为井下爆炸材料的集运枢纽，其重要性可以见得。而由于炸药库的监测不当造成爆炸给井下煤矿带来了严重威胁，因此设计一种精度、滞后性小的安全检测及控制系统就显得尤为重要。设计采用FPGA作为主控制器，基于FPGA数据处理速度快的优点，及相对于传统利用单片机控制的策略，其精确度大大提高，并且极大地减小了系统的滞后性，能有效地对炸药库环境进行监控，保证了井下炸药库的安全。作为多I/O接口的FPGA，系统的可扩展性大大提高，多种检测系统可以共用一个FPGA来作为主控制器，相对于一种检测设备就需要一个检测系统的传统测量手段，其电路的器件大大减少，降低了PCB制板难度的同时也减少了电路的制作成本，有利于企业经济效益的提高

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA的炸药库智能环境监控系统，所述炸药库智能环境监控系统采用FPGA作为主控制器，数据监测的精确度大大提高，极大的减小了系统的滞后性，实现高速度、低功耗、微体积、低价格。并且本实用新型通过对温度和CO2浓度的智能控制，有效的控制了炸药库内的温度和通风情况，减少了炸药库的事故损害。解决现有炸药库的由于监测不当，容易造成爆炸，给井下煤矿带来严重威胁的问题。

为实现所述目的，本实用新型的设计方案为：一种基于FPGA的炸药库智能环境监控系统，所述智能环境监控系统包括环境信息采集设备、存储设备、FPGA主控设备、图形显示器和报警器，所述环境信息采集设备的信号输出端连接FPGA主控设备的数据输入端，所述FPGA主控设备的控制输出端用于连接炸药库的执行机构，所述FPGA主控设备的信号输出端连接图形显示器和报警器。

根据本实用新型所述的一种基于FPGA的炸药库智能环境监控系统，所述系统的环境信息采集设备包括温度传感器和红外传感器，温度传感器用于监测炸药库的温度变化，红外传感器用于通过监测CO2浓度观察其通风情况。

根据本实用新型所述的一种基于FPGA的炸药库智能环境监控系统，所述图形显示器为LCD液晶显示器。

根据本实用新型所述的一种基于FPGA的炸药库智能环境监控系统，所述智能环境监控系统包括上位机，所述上位机与FPGA主控设备通信连接。

本实用新型的存储设备模块包括Flash数据库和SRAM存储单元，其中Flash是一个数据库，用来储存环境温度和CO2浓度数据范围。SRAM存储单元用于存储环境信息采集装置采集的数据和临时数据。

FPGA主控设备是整个系统的核心。FPGA主控设备与上位机连接实现通信，由于LCD液晶屏内存有限，实时把采集到的数据传输到上位机进行数据的保存，以备查阅。同时FPGA开发板上有对应于LCD液晶显示器的接口，只需将其接入到FPGA开发板上。

炸药库储存环境因素，包括温度、CO2浓度等，环境不合格时，实现自动控制。温度超标时，自动启动降温装置，自动降温。通风量不够时，排风扇自动抽风。

本实用新型达到的有益效果：本实用新型所述的环境监控系统采用FPGA作为主控制器，数据监测的精确度大大提高，极大的减小了系统的滞后性，实现高

速度、低功耗、微体积、低价格。并且本实用新型通过对温度和CO2浓度的智能控制，有效的控制了炸药库内的温度和通风情况，减少了炸药库的事故损害。

附图说明

图1为本实用新型系统结构图；

图2为本实用新型系统工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

如图1所示，本实用新型基于FPGA的智能炸药库环境监控系统，所述系统包括上位机、环境信息采集设备、存储设备、FPGA主控设备、图形显示器和报警器，所述环境信息采集设备的信号输出端连接FPGA主控设备的数据输入端，所述FPGA主控设备的控制输出端用于连接炸药库的执行机构，所述FPGA主控设备的信号输出端连接图形显示器和报警器，上位机与FPGA主控设备通信连接，由于LCD液晶屏内存有限，实时把采集到的数据传输到上位机进行数据的保存，以备查阅。

本实施例中，环境信息采集设备包括温度传感器和和红外传感器，温度传感器用于监测炸药库的温度变化，红外传感器用于通过监测CO2浓度观察其通风情况。图形显示器为LCD液晶显示器，报警器为蜂鸣报警器。

本实用新型是按图2所示的原理进行工作的。环境信息采集设备将采集到的环境信息，即温度与二氧化碳浓度输入到FPGA主控设备，并同时输出给上位机。如果温度和CO2浓度超出了设定的范围，则由FPGA主控设备发送控制指令，控制执行机构动作，实现自动控制，或者通过上位机进行手动控制。如果温度和CO2浓度在设定的范围内，则FPGA主控设备将接收到的环境信息显示到LCD液晶显示屏上，如果LCD液晶显示屏显示信息不正常，则报警。

特色功能：

(1)FPGA拥有丰富的I/O口，当需求时，可通过扩展相应的I/O口把电子设备接入到控制系统中，既方便又快捷。

(2)室内温度检测与控制，井下炸药库温度不得超过32℃，温度自控制系统是通过温度自动控制开关来控制降温升温装备，实现无人操作的。当出现故障时，能自动报警。例如在秋季，我们确定将库内温度控制在20℃～22℃，当库内温度低于20℃时，自动启动运转，使库内升温；当库内温度上升到22℃时，则自动停止运转。

本实用新型可以通过在炸药库内安装带有FPGA主控设备的环境监控系统，实现炸药库的无人值守和智能环境监控。其中的FPGA数据、出入口控制等可接入前端综合监控主机，FPGA实时数字化存储记录，同时，监控中心可以监控主机，实时监看前端的环境数据等，并对前端的所有突发情况做出高效、及时的处理动作。

本实用新型所述的环境监控系统采用FPGA作为主控制器，数据监测的精确度大大提高，极大的减小了系统的滞后性，实现高速度、低功耗、微体积、低价格。并且本实用新型通过对温度和CO2浓度的智能控制，有效的控制了炸药库4内的温度和通风情况，减少了炸药库的事故损害。

Claims (4)

1.一种基于FPGA的智能环境监控系统，所述系统应用于煤矿井下炸药库、雷管库、看守房等特殊的环境，其特征在于，所述智能环境监控系统包括：环境信息采集设备、存储设备、FPGA主控设备、图形显示器和报警器，所述环境信息采集设备的信号输出端连接FPGA主控设备的数据输入端，所述FPGA主控设备的控制输出端用于连接炸药库的执行机构，所述FPGA主控设备的信号输出端连接图形显示器和报警器。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的智能环境监控系统，其特征在于，所述环境信息采集设备包括温度传感器和红外传感器，温度传感器用于监测炸药库的温度变化，红外传感器用于通过监测CO2浓度观察其通风情况。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的智能环境监控系统，其特征在于，所述图形显示器为LCD液晶显示器。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的智能环境监控系统，其特征在于，所述智能环境监控系统包括上位机，所述上位机与FPGA主控设备通信连接。