于ARM的煤矿瓦斯涌出量预测系统的设计_图文.doc

软件天地 Software Technology 基于ARM的煤矿瓦斯涌出量预测系统的设计 杨艺,张云生 昆明理王大学信息工程与骞动化学院,云南昆爨650051 摘要介绍了基于ARM920T嵌入式处理器s3C2440硬件平台上的瓦斯涌出量预测系统的设计。 基于A1LM嵌入式设备体积,j、、反应快、叮靠性高等特点,可以有效绝对多传感器数据进行融合和 即时分析,从而及时地预测瓦斯涌出量的变化。系统采用分源法作为预测算法,讨论了硬件及软件 方面的设计。 关键词ARM920T;瓦斯预测;嵌入式系统;分源法;QT 中图分类号TP23 文献标识弼B Desig of coalrr g forecast o n D e s i g n of coalmine gas forecast system based On A‘R。M‘‘。 YANG Yi,ZHANG Yun Sheng DepartmentofInationEn西neeringandAutomation,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunmin9650051,China AbstractThe paper introduces the design of coalmine gas forecast system based on embedded ARM920TS3C2440plat。Whereas embedded ARM device has characteristics of small bulk,quick reaction and high reliability,it call make data fusion and analyses the data from multiplicate sensors instantly.and then forecasts the changes of coalmine gas.System takes detached-provenance a8 forecast and discusses the design ofhardware and software. Key wordsARM920T;gas forecast;embedded system;detached-provenance ;QT 随蓊微电子技术耪诗算机技术薛发展,嵌入式技术 得到了广阔的发展空间。特别是进入20世纪90年代以 来,嵌入式技术的发展和普及更为引人注目,已经成为 瑷代工监控裁、避信类襁清赞类产晶发展的方向。在煤 炭开采工业中,瓦斯是危害矿井安全生产的重要因素之 一。目前的煤矿瓦斯预测系统大多是将影响瓦斯涌出的 物理量翔浓度、瀑度、风速等发送至井t的中心管理系 统中进行分析预测,预测信息难以及时反应到井下作业 人员及系统,从丽导致不能在第一时间作出反应。基于 嵌天式盼瓦斯溪毒登预测系统便予在井下不同的辫采区 安装,对当前开采区传感器数据进行处理分析,并预测 出该开采区的瓦斯涌出量信息,各个开采区之间不但彼 越露以相互通藉,两且可戳等上位税滋行实拜雩交互。 1总体设计 瓦斯传感器将被测物理璧瓦斯涌出量转换成电信 信息化纵横2009年第16期 号,经过A/D转换采样,转换成数字信号,在ARM处 理器中处理。基于ARM920T内核的3C2440核心板带有 内置STN,CsTN厅FT LCD控制器,支持1 024 X 768分辨 率以下的各种滚燕,属于显示预测信息、检测量、检涎 时间等。内置4线制电阻式触摸屏控制器,用于用户与 系统的交豆,也可以通过键摄对系统参数等进行设置。 100 Mbit/s以太网控铜器,震予与上位PC的双离繁意传 递。系统的软件开发是在Fedora Linux环境下基于QT设 计的。QT是挪威的Trolltech公饲开发的一个开源的、跨 平台的C鋈形震产界嚣应攥程序框架。它提供绘应震 程序开发者建立艺术级的图形用户界丽所需的所用功 能。QT完全面向对教,很容易扩展,并且允许真正地 组俘编稷。系统依撵分源法ll勰将矿井备个并采耨分为 不同的瓦斯涌出源,建立瓦斯分源预测模型,经过换算 得到预测数据并显尔。系统结构如图l所示。 欢迎网上投稿www.pcachina.c。m 13 万方数据 软件天地 Software Technology 舀舀出 图1系统整体结构图 2硬件设计 2.1芯片及存储器设计 、系统选用了三星公司基于ARM 9内核的3C2440嵌 入式处理器。3C2440被广泛应用于PDA、移动通信、路 由器、工业控制等领域,芯片中集成了下列模块16KB 指令Cache、16KB数据Cache、MMU、外部存储器控制 器、LCD控制器、NAND Flash控制器、4通道PWM定 时器和1个内部定时器、168脚通用GPIO、实时时钟、8通道10bit的AD和触摸屏接口、标准20 pin JTAG调试 接口等。存储器方面采用标准的64MB NandFlash用于 数据存储和64MB SDRAM用于程序的运行。 2.2A/D采样、显示和接口设计 MD转换单元采用MAXl297AEEG实现12位并行模 数转换,直接与核心板的I/0线连接,如图2所示。由 于S3C2440自带有LCD控制器,所以免去了LCD控制器 的设计,显示屏采用NEC公司的3.5寸的压电式触摸 LCD,分辨率为240X 320。以太网接口采用TC3097F一5芯片。 I浒 l黼 ∞ P附 D1豫5 啦297A豳o・脚翻920rr A/D ・ Dll 豫15 晖 P眩2 DR PBl6 豫 PBl7 囝2A/D转换接口 3软件设计 3.1BootLoader的移植 BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段 小程序。大多数BootLoader都分为Stagel和Stage2两大 部分。Stagel主要包含依赖于CPU的体系结构硬件初始 14 化的代码,通常都用汇编语言来实现。这个阶段的任务 有1为基本的硬件设备初始化;2为第二阶段准备 RAM空间;3设置堆栈并跳转到第二阶段的程序入口 点。Stage2通常用c语言完成,以便实现更复杂的功能, 也使程序有更好的可读性和可移植性。这个阶段的任 务有1初始化本阶段要使用到的硬件设备,检测系统 内存映射;2将内核映像和根文件系统映像从Flash读 到RAM;3为内核设置启动参数,调用内核。系统采用 韩国MIZI公司开发的开源BootLoader,即vivi,对vivi进 行必要的裁剪并移植到系统当中。 3.2Linux内核的移植isl 由于系统包括数据的分析、系统间的通信及与上 位机的交互等功能的综合,所以考虑加入操作系统,以 便更好地管理和分配资源。系统采用最新的Linux 2.6.14内核,内核的移植较为复杂,主要包括Makefile文件的 修改如设置交叉编译的路径、flash分区的设置等和配 置内核编译项make menuconfig1JJil入Ya侬2文件系统 支持;2CS8900网卡驱动的移植;3LCD驱动移植;4 USB驱动移植等。 3.3Yaffs2文件系统的制作 文件系统的制作主要是用busybox工具制作最小文 件系统,编译和安装busybox一1.7.tar后会在busybox目录 下生成子目录_install,并且/bin目录下集成压缩了Linux 的许多工具和命令。另外,还要加入QT程序所依赖的 动态共享库libQtCore.SO.4、libQtGui.so.4和libQtNetWork. so.4,并设置环境变量。 3.4基于QT的软件设计【6l 系统的应用程序主要包括以下几个模块 1核心算法模块。根据分源法建立数学模型,如图 3所示。 图3分源预测模型不葸图 其中主要瓦斯涌出源包括开采煤层包括围岩瓦斯 涌出、邻近煤层瓦斯涌出、掘进巷道煤壁瓦斯涌出、掘 进落煤瓦斯涌出、已采采区采空区瓦斯涌出和生产采 区瓦斯涌出。 回采工作面瓦斯涌出量ql开采煤层瓦斯涌出邻 近煤层瓦斯涌出 掘进工作面瓦斯涌出q,掘进巷道煤壁瓦斯涌出信息化纵横2009年第16期 万方数据 软件天地 Software Technology 掘进落煤瓦斯涌出 三 卫 生产采送瓦翰涌出爨l十壤软件方面采用了 兼容挂强的LinuxQT的设计方式,保诞了系统的稳是 可靠。根据历史瓦斯涌出数据,在煤层厚度为4.96m、日 产量3000t、巷长1000in、巷道横截面为5m2、平均瓦 巍含量为18。80m3,t、距她嚣90m戆矿井下,系统预测锺 为45.28m3/min,实际值为50.06mVmin。 参考文献 ￡l】于不凡煤矿瓦新灾害防治及利髑技术手嚣秘唰。薯￡京煤炭忑生 出版社,2005. 【2】张西志.利用分源法预测矿井瓦斯涌出量闭-哔I州煤炭,2006J 1166-68. 【3l刘淼.嵌入式系统接瞄设计与LinuxI]li动程序开发[MI。北索濑 空航天大学出版社,2006. 【4】Sar璐ungInc.S3C2440X32-BitRISCmiero-p黼usermanue mvisionl.2003. 【5】李亚锋,欧文盛.ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通【M】 j艺京清华大学出舨牡,2007. 【6l SLOSS N A,SYMES D,WRIGHT C.AR硎获入式系统舞发一争 件设计姆优化【M】.沈建华,译.|匕京北京航空航天大学出版社. 2005. 溺彭军.转感器与检测按术f明。西安洒安电子科技大学蠡敝杜, 2003. f彀藕瓣期2009-06-10 TDK参加第四届国际汽车电子技术论坛 2009年7月16日,EDN China薇上海主办了第四届阑际汽车电子技术论坛。此次论坛包括汽车电子产业 的工程辉纛研究入曼在内,共有数手名鼹众刘会参藤交流。TDK捧为叁金赞秘离也参翔了本次论坛,这也是 TDK第二次参加国际汽车电子技术论坛。 本次论坛的主题为“绿色概念”,主要围绕电源和电池控制、安全管理、率载网络系统、汽车车身控制、车 载娱系、汽车传感器_程高後貔元器讳、车载通嘏、汽车电子浏试程制造、电子纛混合动力汽车等方瑟晨舞交流糯 讨论。 来自TDK、lnfineon、恩智浦、上海交通大学的有关专家和资深技术工稷师分别就绿色汽车墩子产业发展 前景以及翔鹰实瑷绿色器姊纛系统懿设计发表了各喜酶溪点。TDK株式会穗磁铁事鼗部、卷线EMC变嚣器 统括部、EMCBUS产品技术部资深工程师斋藤悟先生做了题为率载电子零部件的环保对策的主题演讲。 商藤悟先生认为随着全球变暖,空气污染问题越来越严重,世界各国都把重点放在汽车环保性能的提高 以及薪技术熬秀发中。因此,低洼耗农羝排放已经成为餐匡针对绿色汽车秀发的重点。瓣予车载零部件来说, 环保对策不可或缺。而为了实现节能和新能源汽车的安全、舒适和环保性熊,高性能、高可靠的电子零部件 必不可少。然后,他介绍说TDK作为车载零部件的制造厂商,正全力致力予绿色车载电子零部件的研发。斋 藤摄先生还结会防噪实铡详细贪缨TDK的率载绿色纛器件在汽车上的应耀。 TDK表示,在汽车电子技术领域中,将继续推进熊迅速应对市场变化的技术,最大限度地发挥“创造” 的潜磁能力,为“实现梦想”而努力。 TDK公司供鞴 信息化纵横2009年第16期 欢迎网上投稿 15万方数据