基于ARM的中小型煤矿远程监控系统的设计

论文摘要

随着我国的工业现代化进入到21世纪,各种先进的设施、技术、设备等等逐步开始在各行各业中普及,纵观我国沿海地区的企业在其生产中已经缩进了与国外先进企业的很大距离,然而在我国华北、西南等工业欠发达地区,相当一部分企业仍然落后,突出表现在管理层面、设备层面、技术层面等等,而这些地区又以原料生产为拉动经济发展的主要动力之一,尤其是在无资源合理规划下进行生产的中小型煤矿企业,导致安全事故已然成为整个华北、西南等地社会发展的重中之重。传统矿井内部监控主要是对矿井工作区的设备开停状态等参数监控。然而,参照大型煤矿的矿井监控系统对于小私营经济个体并不现实,随着单片机技术和传感器网络技术的发展,特别是近年来Internet和3G无线网络在我国工业落后地区的普及,这一条件为中小型煤矿矿井内的远程监控系统的广泛应用提供了可行性。同时监控系统中应用到的嵌入式软硬件技术的快速发展,也为开发智能化、多用途的远程监控系统提供了成熟条件。本文提出并设计了一种基于ARM的中小型煤矿远程监控系统。研究并实现了一个具有数据采集、图像采集、处理、传输以及相关控制功能的嵌入式远程监控系统。该系统不仅具有监控的功能,同时通过扩展传感器还可具有采集温度、压力、粉尘浓度等技术参数的功能。并结合了MMS信息技术,参考煤矿矿井的结构,提出了矿井远程监控系统的总体设计方案。然后详细设计并分析了系统的软硬件结构,各模块的连接与实现、上位机和下位机的连接、S3C2440通过TR800模块的信息发送等。本文所设计的基于嵌入式中小型煤矿矿井远程监控系统,利用了传感器数据采集技术、视频压缩技术,可以实现矿井内监控的远程化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 课题的主要任务和工作
• 1.4 本文研究内容和论文结构
• 第2章 嵌入式远程监控系统相关技术
• 2.1 嵌入式操作系统和处理器
• 2.1.1 嵌入式操作系统和μCOS-Ⅱ操作系统概述
• 2.1.2 嵌入式处理器和ARM
• 2.2 现场总线CAN-bus简介及性能分析
• 2.3 多媒体信息服务技术
• 2.3.1 MMS原理
• 2.3.2 MMS的基本特征
• 2.4 视频压缩技术和视频标准介绍
• 2.4.1 视频压缩编码的基本原理
• 2.4.2 图像信号的统计特性
• 2.5 摄像机的工作方式
• 2.6 JPEG压缩技术
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统需求和总体设计
• 3.1 系统总体设计原则
• 3.2 系统功能目标分析
• 3.3 系统总体设计结构
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统各模块的设计与实现
• 4.1 S3C2440硬件平台设计
• 4.2 远程PC数据传输模块的设计与实现
• 4.2.1 CAN-bus总线
• 4.2.2 总线硬件连接
• 4.2.3 CAN总线驱动程序设计与实现
• 4.3 无线通讯模块的设计与实现
• 4.3.1 TR800模块
• 4.3.2 MMS信息软件实现
• 4.4 视频采集系统的设计与实现
• 4.4.1 视频解码芯片——SAA7113h
• 4.4.2 视频监控模块的设计与实现
• 4.5 现场数据采集模块的设计与实现
• 4.5.1 SPI接口概述
• 4.5.2 数据采集模块设计
• 4.5.3 控制TLC2543实现数据采集
• 4.5.4 传感器部分硬件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统软件平台的设计
• 5.1 基于μC/OS-Ⅱ的软件结构设计
• 5.2 操作系统的移植
• 5.3 基于μC/OS-Ⅱ操作系统的程序设计
• 5.4 远程PC机通信的实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统性能测试
• 6.1 MMS及SMS信息时延测试
• 6.2 数据采集模块测试
• 6.3 PC机与ARM间通信测试
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 主要工作
• 7.2 系统存在的问题和展望
• 参考文献
• 致谢