便攜式通信礦燈的研究與設(shè)計(jì)

劉朝陽(yáng) 王安義

摘 ?要： 完好的礦燈對(duì)改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)都具有重大意義。礦燈若不完好，比如電池漏液、紅燈、電線破損、閉鎖不起作用、燈圈松動(dòng)等不僅影響正常使用，而且有可能造成瓦斯、煤塵爆炸等嚴(yán)重事故。基于對(duì)采礦安全的要求和礦用無線網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)礦用智能終端的應(yīng)用需求及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，在ARM11硬件平臺(tái)上搭建Linux系統(tǒng)，并結(jié)合響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用程序，將TD?LTE技術(shù)與礦燈相融合，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了礦用通信礦燈。測(cè)試結(jié)果表明，終端能實(shí)現(xiàn)控制礦燈，在礦用無線網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)通信功能，礦燈的檢測(cè)信息和礦工的位置信息能實(shí)時(shí)地傳輸?shù)焦芾碇行模瑢?shí)現(xiàn)對(duì)安全采礦的要求。

關(guān)鍵詞： 通信礦燈; 采礦安全; 礦用無線網(wǎng)絡(luò); 技術(shù)融合; 礦燈設(shè)計(jì); 軟件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN915.02?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）01?0009?03

Study and design of portable communication mine lamp

LIU Zhaoyang1， WANG Anyi2

Abstract： A good mine lamp is of great significance for improving working conditions， labor productivity and safety in production. The imperfection of mine lamp such as leakage of battery， red light， wire damage， inactive blockade and loosening of lamp ring， not only affects the normal service， but also may cause serious accidents such as gas and coal dust explosion. Based on the requirement of mining safety and the understanding of mining wireless networks， a Linux system is set up on the ARM11 hardware platform according to the application requirements and key technologies of mining intelligent terminals， and the TD?LTE technology is integrated with the mine lamp in combination with the corresponding driving and application programs to design and realize mining communication mine lamp. The test results show that the terminal can realize the functions of controlling the mine lamp and communicating under the mining wireless network. The detection information of the mine lamp and the location information of the miners can be transmitted to the management center in real time， which realizes the requirement of safe mining.

Keywords： communication mine lamp; mining safety; mine wireless network; technology fusion; mine lamp design; software design

0 ?引 ?言

近幾年來，我國(guó)工業(yè)科技水平快速發(fā)展，帶動(dòng)煤炭工業(yè)進(jìn)入礦山采礦設(shè)備自動(dòng)化、礦下通信高效化，在煤礦安全生產(chǎn)管理過程中扮演著重要角色，提高了煤礦開采效率，降低了礦下事故發(fā)生的可能性，但是涵蓋煤礦安全、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全過程的數(shù)字化礦山整體解決方案還處于起步階段[1]。

井下無線通信的發(fā)展經(jīng)歷了感應(yīng)無線通信、漏泄無線通信、分布式無線通信、小靈通無線通信、WiFi無線通信、3G移動(dòng)通信以及4G移動(dòng)通信[2]。中國(guó)移動(dòng)使用TD?LTE技術(shù)，中國(guó)聯(lián)通和電信采用TD?LTE，F(xiàn)DD?LTE混合技術(shù)建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)。4G無線通信技術(shù)具有高數(shù)據(jù)率、低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)[3]。隨著LTE的正式商用，產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，使得LTE在煤炭的應(yīng)用成為可能，為數(shù)字化礦山的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，符合數(shù)字化礦山未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[4]。

1 ?無線通信礦燈設(shè)計(jì)

1.1 ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一個(gè)終端包含硬件和軟件兩部分，軟件的運(yùn)行需要硬件的支持，軟件平臺(tái)主要包括應(yīng)用軟件、中間層和內(nèi)核層，硬件平臺(tái)主要包含核心處理器、通信模塊、電源網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)絡(luò)、外圍器件組成。架構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 ?系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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作者簡(jiǎn)介：劉朝陽(yáng)（1984—），男，陜西富平人，高級(jí)工程師，博士研究生，主要從事礦山通信理論與技術(shù)方向研究，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)。