煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式在線檢測裝置軟件架構設計

1、第 3期 2010年 3月工 礦 自 動 化Industr y and M ine A utomationNo. 3 M ar. 2010文章編號 :1671-251X(2010 03-0007-03煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式在線檢測裝置軟件架構設計徐 娟 , 汪學明 , 張立斌 , 汪叢笑(煤炭科學研究總院常州自動化研究院 , 江蘇 常州 213015摘要 :嵌入式在線檢測裝置是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式在線檢測系統(tǒng)的主要組成部分 , 用于在線檢測煤 礦井下甲烷濃度超限聲光報警功能和斷電 /復電控制功能 、 甲烷風電閉鎖功能 、 系統(tǒng)控制響應時間和實際巡 檢周期 、 系統(tǒng)傳感器實際配置數(shù)量 、 甲烷

2、傳感器穩(wěn)定性等 。 文章詳細介紹了嵌入式在線檢測裝置的軟件架構 設計及各組成部分的工作流程及功能 。 該架構設計使得軟件的每一個功能由多個子程序模塊組合實現(xiàn) , 各個子程序模塊可并行執(zhí)行 , 提高了程序的運行速度 。關鍵詞 :煤礦 ; 安全監(jiān)控 ; 嵌入式 ; 在線檢測 ; 軟件架構 ; 復用性 ; 擴展性 中圖分類號 :TD76 文獻標識碼 :BDesign of Softw are Framew ork of Embedded On -line Detecting Device forSafety M onitoring and Cont rol Syst em of Coal M ine

3、XU Juan, WAN G Xue -ming, ZH ANG L-i bin, WANG Cong -x iao (Chang zhou Automatio n Research Institute o f CCRI. , Chang zhou 213015, ChinaAbstract :The embedded on -line detecting dev ice is main part of embedded on -line detecting system fo rsafety monito ring and control sy stem of coal mine, it i

4、s used to on -line detect function of sound and light alarm ing for methane concentration ex ceeding preset limit, pow er off/pow er recovery contr ol function, function of w ind electricity clo sed -cycle co ntro l of methane, co ntro l response time of the system , actual patrol period, actual dis

5、tributed quantity of sensors and stability of methane sensor. The paper introduced design of so ftw are framew ork and w o rk flow and functio ns of each part of em bedded on -line detecting device in details. The desig n o f the softw ar e framew ork m akes each function of the softw are be realize

6、d by com bination of several subprogr am m odules and makes each subpro gram m odule r un concurr ently, w hich impr oves running speed o f the prog ram.Key w ords :coal m ine, safety mo nitoring and contro l, embedded ty pe, o n -line detection, softw are fram ew ork, reusability, ex pansibility 收稿

7、日期 :2010-01-27基金項目 :/十一五 0國家科技支撐計劃項目 (2007BAK22B03 作者簡介 :徐 娟 (1979- , 女 , 寧 夏 平 羅 人 , 軟 件 設 計 師 , 2002年畢業(yè)于西南科技大學計算機科學與技術專業(yè) , 現(xiàn)主 要從事煤 礦嵌入式軟件的研發(fā)工作。聯(lián)系電話 :0519-869986210 引言煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn) /三道防線 0中的基礎 , 也是煤礦輔助管理的最重要的手段之一。 隨著煤礦安全 監(jiān)控系 統(tǒng)在 各礦 的應用 , 其 出現(xiàn) 了一些問題 , 比如作為安全在線檢測系統(tǒng)中心處理單 元的監(jiān)控分站會出現(xiàn)性能參數(shù)不達標、 不能正常實現(xiàn)其功能、

8、最終導致對井下數(shù)據(jù)信息誤判的現(xiàn)象發(fā) 生 , 從而對整個安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的準確性、 系 統(tǒng)運行的可靠性產(chǎn)生嚴重影響。鑒此 , 煤炭科學研 究總院常州自動化研究院在國家科技部的支持下 , 開發(fā)了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式在線檢測系統(tǒng) , 實 現(xiàn)了對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的在線檢測及評價。 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式在線檢測系統(tǒng)由嵌入 式在線檢測裝置和上位機評測軟件組成。本文就筆者所承擔開發(fā)的嵌入式在線檢測裝置軟件架構設計 作一介紹 , 以供參考。 1 設計方案嵌入式在線檢測裝置主要用于在線檢測煤礦井 下甲烷濃度超限聲光報警功能和斷電 /復電控制功 能、 甲烷風電閉鎖功能、 系統(tǒng)控制響應時間和實際巡 檢周期、

9、 系統(tǒng)傳感器實際配置數(shù)量、 甲烷傳感器穩(wěn)定 性等 , 其軟件功能框架如圖 1所示。嵌入式操作系 統(tǒng) Window s CE 由于具有多任務、 實時性、 模塊化及 可伸縮性、 通信能力強等特點 , 已經(jīng)在嵌入式系統(tǒng)的 諸多領域得到了廣泛應用。因此 , 筆者選擇嵌入式 操作系統(tǒng) Window s CE 作為嵌入式在線檢測裝置軟 件的運行平臺。圖 1 嵌入式在線檢測裝置軟件功能框架2 架構設計整個軟件包括 Window s CE 自帶的設備驅(qū)動程 序、 根據(jù)用戶需要自定義的設備驅(qū)動程序即檢測通 道驅(qū)動程序、 封裝了檢測方法的標準接口 (以下稱檢 測方法接口 、 子程序模塊以及 用戶圖形界面 程序 等

10、。在設計軟件時 , 對整個應用劃分為不同的層次 :檢測通道驅(qū)動程序在驅(qū)動層實現(xiàn) , 檢測方法接口由 中間層實現(xiàn) , 子程序模塊以及用戶圖形界面程序在 高級應用層實現(xiàn)。圖 2為嵌入式在線檢測裝置軟件 架構 , 軟件的每一個功能由多個子程序模塊組合實 現(xiàn) , 各個子程序模塊的程序代碼分開編制 , 每個子程 序模塊調(diào)用自己的檢測方法接口。該軟件架構的優(yōu) 點是可并行執(zhí)行各個子程序模塊 , 提高程序運行速 度 , 程序代碼具有復用性、 擴展性并易于維護。 2. 1 圖形用戶界面以及子程序模塊如圖 2所示 , 當用戶從圖形用戶界面啟動在線 檢測程序后 , 各個子程序模塊激活需要調(diào)用的檢測 方法接口 , 由

11、檢測方法接口與檢測通道驅(qū)動之間進 圖 2 嵌入式在線檢測裝置軟件架構數(shù)據(jù) , 再將結果數(shù)據(jù)傳送給檢測方法接口 , 檢測方法 接口分析、 處理結果數(shù)據(jù)后 , 將結果數(shù)據(jù)傳送給子程 序模塊 , 圖形用戶界面再將各個子程序模塊傳回的 數(shù)據(jù)顯示給最終用戶。 2. 2 檢測方法接口檢測方法接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能。該接口建立 在檢測通道驅(qū)動程序的基礎上 , 采用 DCOM 技術將 從串口驅(qū)動接收到的數(shù)據(jù)緩沖切割成自定義的數(shù)據(jù) 封裝形式 , 再通過子程序模塊形成圖形用戶界面方 便使用的格式 , 為圖形用戶界面提供應用程序接口 函數(shù)。其程序流程如圖 3所示。圖 3 檢測方法接口程序流程2. 3 檢測通道驅(qū)動檢測

12、通道驅(qū)動是凌駕在底層 I/O 驅(qū)動之上的 , 是操作系統(tǒng)和底層通道之間的接口 , 其程序是由程 序員編寫的自定義通道驅(qū)動程序 , 并以 DLL 的動態(tài) 鏈接庫形式提供。為了滿足嵌入式在線檢測系統(tǒng)的設計要求 , 需 要對系統(tǒng)新增加的檢測通道編寫自定義的檢測通道 驅(qū)動程序 , 以使檢測通道得到操作系統(tǒng)的支持。筆 者對電流測量、 電流輸出、 CAN 口等通道編寫了自 定義的檢測通道驅(qū)動程序供檢測方法接口調(diào)用。在操作系統(tǒng)程序管理中應用了通道文件這個概 念來訪問檢測通道 , 因此 , 用戶對任何一個檢測通道 的訪問就如同普通文件一樣 , 用戶可以打開和關閉 , #8#工礦自動化 2010年 3月道驅(qū)動程

13、序流程如圖 4所示。圖 4檢測通道驅(qū)動程序流程3結語本文介紹了嵌入式在線檢測裝置軟件架構的設 計及各組成部分的 工作流程及功 能。該架構 使得 每一個軟件功能由多個子程序模塊組合實現(xiàn) , 各個 子程序模塊可并行執(zhí)行 , 提高了程序的運行速度 , 程 序代碼具有復用性、 擴展性 , 并易于維護。 參考文獻 :1王紅堯 , 華 鋼 , 張 瀚 超 . 煤 礦 安 全 監(jiān) 控 分 站 的 研 究 J.電子設計應用 , 2005(12 .2汪學明 , 徐 娟 , 張 立 斌 , 等 . 煤 礦 井下 監(jiān) 控 分站 性 能 檢測裝置的設計 J.工礦自動化 , 2010(1 .3趙立廠 , 汪叢笑 . 基

14、于 A RM 的新型礦用 監(jiān)控分站 J.工礦自動化 , 2007(6.4何新貴 . 軟件 能 力 成 熟 度 模 型 M . 北 京 :清 華 大 學 出版社 , 2000.5諾爾加德 . 嵌入式 系 統(tǒng) 硬 件與 軟 件 架 構 J.馬洪 兵 , 谷源濤 , 譯 . 北京 :人民郵電出版社 , 2008.6溫 昱 . 軟件架 構 設 計 M . 北 京 :電 子 工 業(yè) 出版 社 , 2007.7GA M M A E, HEL M R, JOH N SON R, et al. 設計模式 M . 李英 軍 , 馬 曉 星 , 蔡 敏 , 等 譯 . 北 京 :機 械 工 業(yè) 出版社 , 200

15、0.8BA SS L. 軟 件構 架 實踐 M . 孫 學濤 , 譯 . 2版 . 北 京 :清華大學出版社 , 2003.9(美 迪克 爾 . 軟件架 構 :組織原 則與 模式 M . 張 恂 ,第 3期 2010年 3月工 礦 自 動 化Industr y and M ine A utomationNo. 3 M ar. 2010文章編號 :1671-251X(2010 03-0009-04煤礦瓦斯監(jiān)測網(wǎng)絡核心服務器/2+10純軟后備的實現(xiàn)周 盼 東(陽煤集團瓦斯監(jiān)測中心 , 山西 陽泉 045000摘要 :為充分利用服務器優(yōu)質(zhì)資源 、 簡化熱備體系 , 提出了一種瓦斯監(jiān)測網(wǎng)絡核心服務器

16、/2+10純軟后 備的技術方案 , 闡述了 /2+10純軟后備技術的實現(xiàn)原理 , 介紹了該技術的主要優(yōu)勢和特點 , 并給出了實際測 試情況 。 測試結果表明 , 該方案可為煤礦瓦斯安全監(jiān)控信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠連續(xù)運行 、 煤礦瓦斯安全管理提 供保障 , 具有一定的應用前景 。關鍵詞 :煤礦 ; 瓦斯 ; 監(jiān)測網(wǎng)絡 ; 核心服務器 ; 備用服務器 ; /2+10純軟后備 ; 群集服務器中圖分類號 :TD672文獻標識碼 :B0引言山西國陽新能股份有限公司應用光纖高速信道收稿日期 :2009-10-29基金項目 :陽煤集團科技進步項目 (20070619作者簡介 :周盼東 (1959- , 男 , 陜西 周至人 , 高級工程 師 , 現(xiàn)任 陽煤集團瓦斯監(jiān)測中心主任助理