基于嵌入式系統(tǒng)的煤礦井下探測設備開發(fā)

摘 要：單片機是簡易的計算機系統(tǒng)與硬件結(jié)合的設備，通過簡易的代碼程序進行編譯，從而實現(xiàn)對硬件的基本操作功能。煤礦礦井井下的作業(yè)具有一定的不確定性和危險性，為了能夠進行更好的煤礦生產(chǎn)以及煤礦開采，提高井下開采的效率。通過嵌入式系統(tǒng)技術，開發(fā)礦井下的探測設備，從而能夠?qū)碌淖鳂I(yè)環(huán)境進行合理的分析與考察，從而保證井下作業(yè)的高效性。本文重點分析基于嵌入式系統(tǒng)開采的井下探測設備。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；煤礦；探測設備

中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A

Coal Mine Detection Equipment Development Based on Embedded System

XUN Qifeng

（Yancheng Teachers University，College of Information Science and Technology，Yancheng 224000，China）

Abstract：SCM is equipment of computer system and hardware simple binding， compiled by a simple code，so as to realize the hardware of the basic operating functions.Coal mine down hole with uncertainty and risk，in order to better coal production and coal mining，improve the efficiency of underground mining.Through the embedded system technology，detection equipment development under the mine，so as to analysis and investigation of reasonable of down hole operation environment，so as to ensure the efficiency of the down hole operation.This paper focuses on the analysis of mining mine detection equipment based on embedded system.

Keywords：embedded system；coal mine；detection device

1 引言（Introduction）

對于煤礦生產(chǎn)而言，探測設備主要應用于礦井井下環(huán)境，其主要的功能在于能夠?qū)γ旱V礦井井下的環(huán)境進行數(shù)據(jù)化的分析與處理，而實現(xiàn)真正意義上的高效井下作業(yè)。煤礦生產(chǎn)屬于能源開采行業(yè)之一，對于能源的有效以及高效開采是煤礦企業(yè)追求的核心。因此，能夠開發(fā)井下的探測設備，并以此作為有效利用的基礎核心，也是未來煤礦企業(yè)進行高效生產(chǎn)的重要因素之一。對于探測設備而言，必須是比較輕易的小型設備。受到煤礦井下環(huán)境的影響，探測設備需要滿足小型化、抗腐蝕化以及滿足井下惡劣環(huán)境等多個苛刻條件。此外，在技術方面，由于探測設備的小型化也限制了其采用的技術必須為單片機，并需要采用的是嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術。本文將重點分析探測設備的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

2 嵌入式系統(tǒng)簡析（Analysis of embedded systems）

對于單片機而言，嵌入式系統(tǒng)的理念并不陌生。兩者是一種相互依存的關系，通過一定的技術結(jié)合分析，從而剖析嵌入式系統(tǒng)在單片機硬件上的應用，能夠更加符合其技術特點，從而將技術效果發(fā)揮到最佳。從理論概念分析，嵌入式系統(tǒng)實際上依然是一種計算機系統(tǒng)，只是嵌入式系統(tǒng)具有其專門的應用型。從技術角度分析，嵌入式系統(tǒng)主要控制中央處理器中的ROM控制板，然后進行程序?qū)懭肱c嵌套。在實際的技術操作中，一般的小型具備計算能力的設備，都能夠采用嵌入式系統(tǒng)。只是為了能夠滿足不同設備的需求，嵌入式系統(tǒng)會采取不同的程序設置，其復雜程度也會有所不同。例如微波爐以及汽車的內(nèi)置電器設備等，其嵌入式系統(tǒng)還會包含操作系統(tǒng)，從而滿足用戶對于基本單片機的多功能操作要求。但是，在日常生活中，嵌入式系統(tǒng)依然以單獨的程序來進行整個邏輯的控制[1]。

隨著芯片技術的不斷發(fā)展，嵌入式技術得以更加廣泛的應用，并使其系統(tǒng)設備具有更強更具體化的處理能力。那么，對于現(xiàn)代化的嵌入式系統(tǒng)而言，其主要具有哪些特點呢[2]？

第一，嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)核趨于小型化。小型化的原因主要是因為嵌入式系統(tǒng)主要應用于一些比較小的電子設備，其系統(tǒng)的使用資源相對較少，而所需要的功能也會相對減少。因此，與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核要簡單許多。

第二，嵌入式系統(tǒng)的專用性更強。嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)相對，雖然功能比較少，并且能實現(xiàn)的功能也很局限。但是，其專用性卻非常強。

第三，嵌入式系統(tǒng)更見簡易化。由于嵌入式系統(tǒng)的單方面功能性，對于其系統(tǒng)內(nèi)的軟件區(qū)別并不明顯，也就是不會存在應用軟件與系統(tǒng)軟件的區(qū)別。從功能的角度分析，其系統(tǒng)內(nèi)部設計的比較簡單，不過也因此體現(xiàn)了其專用性。

第四，嵌入式系統(tǒng)具有非常高的實時性，這也是系統(tǒng)的基本要求。

第五，嵌入式系統(tǒng)與硬件設備一般都是固化在一起的。也就是為了能夠提高硬件系統(tǒng)運行的速度和可靠性，從而對系統(tǒng)進行固化處理。

總之，對于嵌入式系統(tǒng)而言，其功能并不強大，但是卻具有非常強大的專用性。針對性非常強大，但是缺乏一定的應變性。當任務發(fā)生改變的時候，升級麻煩，需要進行大規(guī)模的改動。

3 嵌入式系統(tǒng)的組成和設計（The composition andendprint

design of embedded system）

對于一個嵌入式系統(tǒng)而言，其主要的組成部分包括計算機的操作系統(tǒng)以及執(zhí)行裝置。其中，嵌入式的計算機操作系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心過程，其中包括主要的硬件設備，中間設備以及系統(tǒng)的軟件等。對于執(zhí)行裝置而言，主要是嵌入式計算機系統(tǒng)的操作對象，也就是系統(tǒng)的可控對象?？煽貙ο笸ㄟ^接受嵌入式系統(tǒng)的命令，從而進行一定的操作并執(zhí)行。執(zhí)行裝置的復雜程度不一樣，針對不同的應用要求有著不一樣的復雜程度的設計需求[3]。

首先，嵌入式系統(tǒng)的硬件層。與計算機網(wǎng)絡的分層結(jié)構類似，嵌入式系統(tǒng)的主要層為硬件層。硬件層是嵌入式系統(tǒng)的硬件設備，其中主要包括微型處理器，ROM、接口設備等。硬件層中如果添加電源電路以及時鐘電路等，就會形成一個嵌入式的核心控制模塊。

其次，嵌入式系統(tǒng)的中間層。中間層也被稱為是嵌入式系統(tǒng)的硬件抽象層。硬件抽象層的主要目的就能將硬件與軟件層分開，從而使得系統(tǒng)的啟動與運行具有相對獨立性。采用中間層的設計，開發(fā)與設計人員可以不用考慮硬件層，從而使得開發(fā)工作更加簡單。

最后，是嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件層。軟件層是嵌入式系統(tǒng)的主要組成部分，雖然軟件層的設計最為復雜，但是卻能夠?qū)崿F(xiàn)真正的功能。但是，實際上，嵌入式系統(tǒng)的真正軟件層只有系統(tǒng)軟件，也就是嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。

4 基于嵌入式系統(tǒng)的煤礦探測設備開發(fā)（Embedded

system development based on mine detection

equipment）

通過以上對嵌入式系統(tǒng)的功能以及組成等進行研究，可以分析出嵌入式系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于功能的專用性，并且其體積比較小，能夠適用于特殊環(huán)境中使用。對于煤礦的生產(chǎn)中應用而言，其主要的優(yōu)勢就是能夠在礦井下進行合理分步。煤礦礦井下的主要設備就是探測設備，其主要的核心應用理念就是單片機原理，而采用的技術則是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術。下面就對基于嵌入式系統(tǒng)的探測設備的開發(fā)進行分析。

第一，煤礦礦井下的工作環(huán)境比較特殊，對于探測設備而言，一定要滿足小體積。而嵌入式系統(tǒng)的主要優(yōu)勢就在于能夠?qū)崿F(xiàn)小體積化，并通過嵌入式的方式，將功能專用化，從而實現(xiàn)探測設備的物理條件要求。

第二，由于探測設備需要不斷進行位置的改變，因為在煤礦礦井下，環(huán)境容易發(fā)生改變，因此由于嵌入式系統(tǒng)具有開放性，并可以滿足可裝卸性。

第三，煤礦井下的探測設備一定要滿足實時性，而嵌入式系統(tǒng)也具備這樣的特點。其中EOS的實時性是比較強的，能滿足礦井下的探測設備中。

第四，煤礦井下的探測設備一定要采用統(tǒng)一的接口，由于嵌入式系統(tǒng)的硬件與軟件的綁定關系，一旦一個因素發(fā)生變化，另一因素也會隨著改變。因此，對于煤礦井下的設備而言，一定要采用統(tǒng)一的接口。

第五，處于井下的探測設備，其操作界面以及操作手法一定要簡單易行，最好能夠采用熒光的顯示器，以便在黑暗的井下，也能夠保證施工人員的正常操作。

總之，對于煤礦礦井下的探測設備的開發(fā)，必然要建立在強大的嵌入式系統(tǒng)技術的基礎之上的。對于礦井下的探測設備，其主要的目的是能通過探測數(shù)據(jù)來提高煤礦生產(chǎn)的效率。探測設備實際上就是單片機，而單片機的主要系統(tǒng)就是采用的嵌入式系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的嵌入，就是因為嵌入式系統(tǒng)的功能優(yōu)勢與特點，從而實現(xiàn)了井下的探測設備。

5 結(jié)論（Conclusion）

本文從嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)進行研究，嵌入式系統(tǒng)的功能特點以及功能優(yōu)勢，使其在礦井下的惡劣環(huán)境中，也能夠使用。探測設備需要滿足一些必要的物理條件，比如體積小等。而嵌入式系統(tǒng)，由于只是采用了最為基本的硬件設備，其內(nèi)部的操作系統(tǒng)也是單純的邏輯結(jié)構，并不存在邏輯軟件與系統(tǒng)軟件的區(qū)別。因此，嵌入式系統(tǒng)在一定程度上可以減少其體積上的設計。但是，由于嵌入式系統(tǒng)的功能單一，也就是所謂的專用性。因此，每個探測器的設計都需要進行統(tǒng)一方案的執(zhí)行，采用統(tǒng)一的接口。只有如此，煤礦井下的探測設備才能夠得以有效利用。

參考文獻（References）

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計算機系統(tǒng)應用，2013（01）：74-78.

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實現(xiàn)[J]，計算機時代，2013（01）：30-31.

[3] 林北洪，鐘洪聲，楊增崠.基于嵌入式Linux的視頻循環(huán)錄制系

統(tǒng)[J]，單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2013（01）：59-62.

作者簡介：

荀啟峰（1980-），男，碩士，講師.研究領域：嵌入式系統(tǒng)設

計，計算機教育.endprint