一種基于fpga的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦井下炸藥庫、雷管庫、看守房等特殊的環(huán)境。
【背景技術(shù)】
[0002]炸藥庫主要是貯藏炸藥雷管，具有易燃、易爆等特點(diǎn)，在貯存過程中如果有操作不當(dāng)有可能發(fā)生重大爆炸事故，造成嚴(yán)重?fù)p失和人員傷亡。所以實(shí)時(shí)監(jiān)控炸藥庫的貯存環(huán)境及實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控勢在必行，這樣才能保障炸藥、雷管、導(dǎo)火線等爆破器材安全、長期存放，取得良好的經(jīng)濟(jì)和安全效果。
[0003]由于成本、系統(tǒng)功耗和面市時(shí)間等原因，許多通訊、視頻和圖像等實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)已無法簡單地用現(xiàn)有DSP處理器來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)尤其適合于乘法和累加(MAC)等重復(fù)性的DSP任務(wù)，而用FPGA以純硬件方式實(shí)現(xiàn)功能的系統(tǒng)應(yīng)用而生。FPGA器件能夠以高速、實(shí)時(shí)、低成本、高靈活性的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，它可以完全取代通用DSP芯片或作為通用DSP芯片的協(xié)處理器進(jìn)行工作。
[0004]安全問題是煤礦生產(chǎn)中的重中之重，爆破是生產(chǎn)作業(yè)工序中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而炸藥庫作為井下爆炸材料的集運(yùn)樞紐，其重要性可以見得。而由于炸藥庫的監(jiān)測不當(dāng)造成爆炸給井下煤礦帶來了嚴(yán)重威脅，因此設(shè)計(jì)一種精度、滯后性小的安全檢測及控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。設(shè)計(jì)采用FPGA作為主控制器，基于FPGA數(shù)據(jù)處理速度快的優(yōu)點(diǎn)，及相對于傳統(tǒng)利用單片機(jī)控制的策略，其精確度大大提高，并且極大地減小了系統(tǒng)的滯后性，能有效地對炸藥庫環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，保證了井下炸藥庫的安全。作為多I/O接口的FPGA，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大大提高，多種檢測系統(tǒng)可以共用一個(gè)FPGA來作為主控制器，相對于一種檢測設(shè)備就需要一個(gè)檢測系統(tǒng)的傳統(tǒng)測量手段，其電路的器件大大減少，降低了 PCB制板難度的同時(shí)也減少了電路的制作成本，有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于FPGA的炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用FPGA作為主控制器，數(shù)據(jù)監(jiān)測的精確度大大提高，極大的減小了系統(tǒng)的滯后性，實(shí)現(xiàn)高速度、低功耗、微體積、低價(jià)格。并且本實(shí)用新型通過對溫度和C02濃度的智能控制，有效的控制了炸藥庫內(nèi)的溫度和通風(fēng)情況，減少了炸藥庫的事故損害。解決現(xiàn)有炸藥庫的由于監(jiān)測不當(dāng)，容易造成爆炸，給井下煤礦帶來嚴(yán)重威脅的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案為:一種基于FPGA的炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括環(huán)境信息采集設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、FPGA主控設(shè)備、圖形顯示器和報(bào)警器，所述環(huán)境信息采集設(shè)備的信號(hào)輸出端連接FPGA主控設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端，所述FPGA主控設(shè)備的控制輸出端用于連接炸藥庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述FPGA主控設(shè)備的信號(hào)輸出端連接圖形顯示器和報(bào)警器。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種基于FPGA的炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)的環(huán)境信息采集設(shè)備包括溫度傳感器和紅外傳感器，溫度傳感器用于監(jiān)測炸藥庫的溫度變化，紅外傳感器用于通過監(jiān)測C02濃度觀察其通風(fēng)情況。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種基于FPGA的炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述圖形顯示器為IXD液晶顯示器。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種基于FPGA的炸藥庫智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與FPGA主控設(shè)備通信連接。
[0010]本實(shí)用新型的存儲(chǔ)設(shè)備模塊包括Flash數(shù)據(jù)庫和SRAM存儲(chǔ)單元，其中Flash是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，用來儲(chǔ)存環(huán)境溫度和C02濃度數(shù)據(jù)范圍。SRAM存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)環(huán)境信息采集裝置采集的數(shù)據(jù)和臨時(shí)數(shù)據(jù)。
[0011]FPGA主控設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心。FPGA主控設(shè)備與上位機(jī)連接實(shí)現(xiàn)通信，由于LCD液晶屏內(nèi)存有限，實(shí)時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，以備查閱。同時(shí)FPGA開發(fā)板上有對應(yīng)于IXD液晶顯示器的接口，只需將其接入到FPGA開發(fā)板上。
[0012]炸藥庫儲(chǔ)存環(huán)境因素，包括溫度、C02濃度等，環(huán)境不合格時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。溫度超標(biāo)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)降溫裝置，自動(dòng)降溫。通風(fēng)量不夠時(shí)，排風(fēng)扇自動(dòng)抽風(fēng)。
[0013]本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果:本實(shí)用新型所述的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用FPGA作為主控制器，數(shù)據(jù)監(jiān)測的精確度大大提高，極大的減小了系統(tǒng)的滯后性，實(shí)現(xiàn)高
[0014]速度、低功耗、微體積、低價(jià)格。并且本實(shí)用新型通過對溫度和C02濃度的智能控制，有效的控制了炸藥庫內(nèi)的溫度和通風(fēng)情況，減少了炸藥庫的事故損害。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型基于FPGA的智能炸藥庫環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上位機(jī)、環(huán)境信息采集設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、FPGA主控設(shè)備、圖形顯示器和報(bào)警器，所述環(huán)境信息采集設(shè)備的信號(hào)輸出端連接FPGA主控設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端，所述FPGA主控設(shè)備的控制輸出端用于連接炸藥庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述FPGA主控設(shè)備的信號(hào)輸出端連接圖形顯示器和報(bào)警器，上位機(jī)與FPGA主控設(shè)備通信連接，由于LCD液晶屏內(nèi)存有限，實(shí)時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，以備查閱。
[0019]本實(shí)施例中，環(huán)境信息采集設(shè)備包括溫度傳感器和和紅外傳感器，溫度傳感器用于監(jiān)測炸藥庫的溫度變化，紅外傳感器用于通過監(jiān)測C02濃度觀察其通風(fēng)情況。圖形顯示器為IXD液晶顯示器，報(bào)警器為蜂鳴報(bào)警器。
[0020]本實(shí)用新型是按圖2所示的原理進(jìn)行工作的。環(huán)境信息采集設(shè)備將采集到的環(huán)境信息，即溫度與二氧化碳濃度輸入到FPGA主控設(shè)備，并同時(shí)輸出給上位機(jī)。如果溫度和C02濃度超出了設(shè)定的范圍，則由FPGA主控設(shè)備發(fā)送控制指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者通過上位機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制。如果溫度和C02濃度在設(shè)定的范圍內(nèi)，則FPGA主控設(shè)備將接收到的環(huán)境信息顯示到LCD液晶顯示屏上，如果LCD液晶顯示屏顯示信息不正常，則報(bào)警。
[0021]特色功能:
[0022](I)FPGA擁有豐富的I/O 口，當(dāng)需求時(shí)，可通過擴(kuò)展相應(yīng)的I/O 口把電子設(shè)備接入到控制系統(tǒng)中，既方便又快捷。
[0023](2)室內(nèi)溫度檢測與控制，井下炸藥庫溫度不得超過32°C，溫度自控制系統(tǒng)是通過溫度自動(dòng)控制開關(guān)來控制降溫升溫裝備，實(shí)現(xiàn)無人操作的。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警。例如在秋季，我們確定將庫內(nèi)溫度控制在20°C?22°C，當(dāng)庫內(nèi)溫度低于20°C時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使庫內(nèi)升溫；當(dāng)庫內(nèi)溫度上升到22°C時(shí)，則自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0024]本實(shí)用新型可以通過在炸藥庫內(nèi)安裝帶有FPGA主控設(shè)備的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)炸藥庫的無人值守和智能環(huán)境監(jiān)控。其中的FPGA數(shù)據(jù)、出入口控制等可接入前端綜合監(jiān)控主機(jī)，F(xiàn)PGA實(shí)時(shí)數(shù)字化存儲(chǔ)記錄，同時(shí)，監(jiān)控中心可以監(jiān)控主機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)看前端的環(huán)境數(shù)據(jù)等，并對前端的所有突發(fā)情況做出高效、及時(shí)的處理動(dòng)作。
[0025]本實(shí)用新型所述的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用FPGA作為主控制器，數(shù)據(jù)監(jiān)測的精確度大大提高，極大的減小了系統(tǒng)的滯后性，實(shí)現(xiàn)高速度、低功耗、微體積、低價(jià)格。并且本實(shí)用新型通過對溫度和C02濃度的智能控制，有效的控制了炸藥庫4內(nèi)的溫度和通風(fēng)情況，減少了炸藥庫的事故損害。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦井下炸藥庫、雷管庫、看守房等特殊的環(huán)境，其特征在于，所述智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括:環(huán)境信息采集設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、FPGA主控設(shè)備、圖形顯示器和報(bào)警器，所述環(huán)境信息采集設(shè)備的信號(hào)輸出端連接FPGA主控設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端，所述FPGA主控設(shè)備的控制輸出端用于連接炸藥庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述FPGA主控設(shè)備的信號(hào)輸出端連接圖形顯示器和報(bào)警器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境信息采集設(shè)備包括溫度傳感器和紅外傳感器，溫度傳感器用于監(jiān)測炸藥庫的溫度變化，紅外傳感器用于通過監(jiān)測C02濃度觀察其通風(fēng)情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形顯示器為IXD液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與FPGA主控設(shè)備通信連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于FPGA的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦井下炸藥庫、雷管庫、看守房等特殊的環(huán)境，所述智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)包括：環(huán)境信息采集設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、FPGA主控設(shè)備、圖形顯示器和報(bào)警器，所述環(huán)境信息采集設(shè)備的信號(hào)輸出端連接FPGA主控設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端，所述FPGA主控設(shè)備的控制輸出端用于連接炸藥庫的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述FPGA主控設(shè)備的信號(hào)輸出端連接圖形顯示器和報(bào)警器。本實(shí)用新型采用FPGA作為主控制器，數(shù)據(jù)監(jiān)測的精確度大大提高，極大的減小了系統(tǒng)的滯后性，解決現(xiàn)有炸藥庫的由于監(jiān)測不當(dāng)，容易造成爆炸，給井下煤礦帶來嚴(yán)重威脅的問題。
【IPC分類】G05D27-02, G05B19-048
【公開號(hào)】CN204496240
【申請?zhí)枴緾N201520197106
【發(fā)明人】劉曉陽, 于麗穎
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月3日