礦井救援逃生規劃系統設計

羅 勇 陳偉利 江 萍

（吉林建筑大學，吉林 長春130118）

1 系統整體架構設計

系統設計方案如圖所示，整個系統的設計包括云平臺的設計，Zigbee 系統設計，智能手環的設計，手機APP 設計，服務器系統設計，數據庫以及網頁設計。

2 Zigbee 定位系統設計

在每個縱向出入口，設計節點計算機，通過路由節點（藍牙、含WIFI、Zigbee 模塊），可以接收礦井下所有環境信息和人員生命體征信息。Zigbee 采用電池供電，再斷電情況下也能使用，并且在電量耗盡之前發出提示警報，這樣可以應對礦井多變的環境。

3 智能手環的設計

選用STM32fl03C8T6 作智能手環的主控芯片，其中需要搭載藍牙模塊負責與手機連接與手機APP 通信。對于心率傳感器我們選用MAX30102，方便測量工作人員的心率。

手環上還配有一塊0.96 寸的液晶屏，可以在手環上顯示心率等健康數據。電源設計我們選用兩節CR2032 紐扣電池來供電做為產品初期的能量來源。

4 設計手機APP

手機APP 主要是實現手機和手環之間傳輸信息，以及手機和服務器之間的數據共享。手機在這里起到一個橋梁作用，目的是解決手環和服務器之間的矛盾點，從而保證火災救援和逃生系統正常運行，并能夠應對突發狀況做出快速的反應。

我們把手機APP 分為正常模式和火災救援模式兩種。在正常模式下只顯示佩戴手環的人的心率和血氧值。

而在發生火災時，手環的救援模式則能夠及時發出聲光報警并定位受困人員位置，方便消防人員進行救護。同時，也為受困人員提供逃生路徑，當受困人員等待救援時還可顯示救援進度。

5 服務器系統設計

我們使用的芯片的內核是ARM Cor-t exA9，芯片型號為EXYNOS4412，是一款采用了三星的設計工藝，是三星的一款四核處理器，有304 個多功能I/O 端口，164個存儲引腳，37 組通用口，2 組存儲口。這么多引腳做裸機開發的話很難實現對引腳的管理和分配，所以我們必須引入一個操作系統來輔助我們進行開發。

這里我們選用Linux 操作系統，系統具有Linux 進程、線程、共享內存、和網絡編程，能夠提高編程效率，系統具有開放性，能夠自由的對內核進行修改和裁剪。Linux 還具備獨立性，能夠將外部設備當做文件來看，只要安裝驅動程序就可以使用。Linux具有豐富的網絡功能，內置網絡完善，更重要的是還具有良好的可移植性。

6 數據庫、網頁設計

數據庫我們采用SQLite3，SQLite3 是一款輕型的數據庫，是遵守ACID 的關系型數據庫管理系統，它包含在一個相對小的C 庫中。它的設計目標是嵌入式的，而且目前已經在很多嵌入式產品中使用了它，它占用資源非常的低，在嵌入式設備中，可能只需要幾百K 的內存就夠了。網頁服務器我們選擇Boa 服務器，Boa 是一種非常小巧的Web 服務器，其可執行代碼只有大約60KB 左右。作為一種單任務Web 服務器，Boa 支持CGI，能夠為CGI 程序fork 出一個進程來執行。Boa 的設計目標是速度和安全。

同時我們在Web 瀏覽器上開發了一套簡單明了，方便管理和控制的前端用戶平臺，讓使用人員能夠快速掌握我們整個系統，讓所有復雜的算法，操作系統簡單化，適合廣大用戶的使用，這就是我們設計Web 前端的終極目的。

這個Web 前端就相當于一個總司令一樣控制這整個系統，系統每個部分的數據都能夠在Web 瀏覽器上顯示、調用和修改。網頁上包括人員定位顯示、自救與被救，還可以即時的進行逃生路線的規劃。

7 云服務器設計

云服務器我們選用阿里云的ECS 服務器，用來接收各個子服務器發來的數據，并處理分析，為每位井下作業者規劃最佳逃生路徑。

8 結論

本系統以“人”出發，目的是在不可避情況，事故的時候。最大限度地保證井下作業者的生命安全，以及在事故發生后救援的效率最大化。同時還能有效監控防止火災的發生，在源頭上做到安全生產。