袁超

摘 要：軟件設(shè)計是煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的一個重要的部分，它擔(dān)負(fù)著所有系統(tǒng)運行的控制和監(jiān)視功能。對通信控制機和擴(kuò)音臺的查詢、打點、通話和閉鎖功能流程和實現(xiàn)過程進(jìn)行講解，并對軟件編譯過程中可能出現(xiàn)的沖突問題提出避免的方法。

關(guān)鍵詞：擴(kuò)音臺 查詢 打點 通話 閉鎖

中圖分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）008-125-02

1 前言

煤礦安全檢測技術(shù)主要是針對目前國內(nèi)外各大煤礦的安全生產(chǎn)問題而產(chǎn)生的，它結(jié)合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)于一身。20世紀(jì)60年代，國外的煤礦監(jiān)測技術(shù)開始出現(xiàn)，從最早期的單一參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，目前，國外煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在煤礦業(yè)得到了廣泛推廣和使用，其煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由現(xiàn)場測控分站和控制中心主站組成。

2 通信控制機和擴(kuò)音臺

通信控制機和擴(kuò)音臺是在設(shè)計好的井下煤礦監(jiān)測硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上主要實現(xiàn)4種功能：查詢、打點、通話和閉鎖。

2.1 查詢

查詢是由控制臺每隔10秒發(fā)送一次的查詢命令，由通信控制機轉(zhuǎn)送至各個擴(kuò)音臺，收到數(shù)據(jù)后再返回給控制臺，以顯示各個擴(kuò)音臺的狀態(tài)。

它的主要過程是：通信控制機從串行口收到控制臺發(fā)來的一串16進(jìn)制的查詢命令，它首先通過命令線向所有擴(kuò)音臺發(fā)出查詢1號臺開始命令，所有擴(kuò)音臺收到命令后從睡眠狀態(tài)中被喚醒，同時通信控制機通過語音數(shù)據(jù)線向右邊臨近的擴(kuò)音臺1號臺發(fā)送查詢命令（注意：是語音數(shù)據(jù)線而非命令線），1號臺從左邊的語音數(shù)據(jù)線收到命令后收集擴(kuò)音臺狀態(tài)數(shù)據(jù)（正常、閉鎖、故障、未啟用四種之一）后再通過左邊的語音數(shù)據(jù)線返還給通信控制機，通信控制機把1號臺狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲好后通過命令線向所有擴(kuò)音臺廣播查詢1完成命令。

1號臺隨后收到此命令，這時1號臺的查詢命令完成。接著1號臺通過命令線廣播查詢2號臺開始命令，然后同樣通過語音數(shù)據(jù)線發(fā)送和接受2號臺的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并同時把它通過語音數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)送到通信控制機，接著通過命令線廣播查詢2完成命令。隨后2號臺收到后開始廣播查詢3號臺命令，如此遞推，一直到倒數(shù)第二臺擴(kuò)音臺，它向最后一臺擴(kuò)音臺發(fā)出查詢命令，之后返回的狀態(tài)數(shù)據(jù)中會包括一個END標(biāo)記（用FF表示），隨后倒數(shù)第二臺擴(kuò)音臺會通過命令線廣播查詢結(jié)束命令，由此表示查詢已到了最終的擴(kuò)音臺。隨著所有的狀態(tài)數(shù)據(jù)都通過語音數(shù)據(jù)線傳送到了通信控制機，通信控制機把它轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式后（4位16進(jìn)制數(shù)）轉(zhuǎn)送到控制臺，控制臺在終端上顯示所有擴(kuò)音臺的狀態(tài)，查詢結(jié)束。其中最后一臺擴(kuò)音臺未必是20號機，有可能為16號機，或者17號機，因此要以END標(biāo)示。如果通信控制或擴(kuò)音臺在通過語音數(shù)據(jù)線向下一臺擴(kuò)音臺發(fā)送查詢命令后，既沒有返回一般的狀態(tài)數(shù)據(jù)，也沒有返回包括END標(biāo)記的狀態(tài)數(shù)據(jù)，由此表示下一臺的擴(kuò)音臺線路出錯，本機會通過命令線發(fā)送編號為下一臺擴(kuò)音臺的ERR，查詢結(jié)束，并發(fā)出告警。所有擴(kuò)音臺都通過命令線收到收到查詢結(jié)束命令后，隨即又進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待下一次的查詢過程。以上只詳述了查詢右邊所有擴(kuò)音臺的過程，查詢命令會同時掃描左邊所有擴(kuò)音臺，過程與右邊類似，不再贅述。

2.2 打點

打點主要是實現(xiàn)通信控制機或擴(kuò)音臺在按下“信號”按鈕后，所有通信控制機或擴(kuò)音臺廣播1KHz單音頻信號，隨后松開按鈕，廣播結(jié)束的過程。

N號擴(kuò)音臺的打點過程如下：N號擴(kuò)音臺按下“信號”按鈕，相應(yīng)的打點開關(guān)被接通，此擴(kuò)音臺被喚醒，并通過命令線廣播打點命令，讓其它所有擴(kuò)音臺和通信控制機做好打點的準(zhǔn)備，同時其它擴(kuò)音臺也被喚醒。接著N號擴(kuò)音臺的單片機控制它的語音編碼器發(fā)出1KHz的單音頻數(shù)字信號，此信號通過語音數(shù)據(jù)線分別向左和向右逐一傳送到各個擴(kuò)音臺和通信控制機，在所有的擴(kuò)音臺和通信控制機（包括N號機）收到單音頻數(shù)字信號后，把通過本機內(nèi)的語音編碼器轉(zhuǎn)換成模擬信號，通過功放放大后在喇叭上播放出來。當(dāng)需要停止此音頻播放時，松開“信號”按鈕，N號機的打點開關(guān)斷開，單片機隨即通知它的語音編碼器停止發(fā)出單音頻信號，接著所有的擴(kuò)音臺和通信控制機也不再通過語音數(shù)據(jù)線收到單音頻信號，據(jù)此所有的擴(kuò)音臺和通信控制機停止播放此單音頻信號，并回復(fù)到睡眠狀態(tài)，打點過程結(jié)束。

值得注意的是，在打點關(guān)閉過程中，N號機沒有使用命令線發(fā)送停止命令通知所有擴(kuò)音臺和通信控制機關(guān)閉打點音頻，而是關(guān)閉自身的語音傳輸線上的語音傳輸，使其它擴(kuò)音臺和通信控制機停止收到語音數(shù)據(jù)一段時間后，根據(jù)判斷自行停止播放打點音頻。這么做的原因是防止命令線發(fā)送的停止命令出錯，從而使各擴(kuò)音臺和通信控制機永遠(yuǎn)無法收到命令，使廣播永遠(yuǎn)繼續(xù)下去；而利用語音數(shù)據(jù)線，則可以根據(jù)一段時間沒有收到語音數(shù)據(jù)的判斷，決定關(guān)閉音頻播放，這樣無論出錯與否，都可以關(guān)閉打點功能，這是一種被動式的停止過程。

2.3 通話

通話是實現(xiàn)通信控制機或擴(kuò)音臺按下“通話”按鈕，通過所有通信控制機或擴(kuò)音臺廣播語音信號，隨后松開按鈕，語音廣播結(jié)束的過程。

通話的主要流程與打點基本相同，區(qū)別就是通話的語音輸入由一個麥克風(fēng)輸入，然后語音信號被傳送至語音編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號后進(jìn)行廣播，而打點的1kHz單音頻由語音編碼器自己發(fā)出后進(jìn)行廣播。

2.4 閉鎖

閉鎖按鈕包括閉鎖和解鎖兩種功能。閉鎖主要是在煤礦運行時在擴(kuò)音臺按下“閉鎖”按鈕，通知控制臺，控制臺首先廣播預(yù)先錄制的語音提示，待播放完之后關(guān)閉所有的煤礦設(shè)備。如果需要解鎖的話，可以在10秒后長按“閉鎖”按鈕（大于3秒），控制臺收到后同樣廣播預(yù)先錄制的語音提示，之后重啟所有的煤礦設(shè)備。

閉鎖的過程主要如下：當(dāng)某個擴(kuò)音臺被按下“閉鎖”按鈕時，閉鎖命令通過命令線廣播至所有擴(kuò)音臺和通信控制機，所有擴(kuò)音臺從睡眠中被喚醒，隨后通信控制機（0號機）把閉鎖命令通過串行線上傳給控制臺（ARM板），命令中包括按下“閉鎖”按鈕的擴(kuò)音臺的編號，控制臺收到后隨即又通過下行串口向通信控制機傳送播放MP3錄音命令，通信控制機再把它通過命令線轉(zhuǎn)發(fā)給所有的擴(kuò)音臺，讓它們做好接收閉鎖的語音通知準(zhǔn)備。隨后控制臺播放預(yù)先錄制的MP3語音通知，此MP3音頻通過模擬音頻線傳送到通信控制機，接著通信控制機通過語音編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻，以和“打點”功能相同的方式通過數(shù)據(jù)線廣播出去?？刂婆_待語音通知播放完畢后通過繼電器關(guān)閉所有的煤礦設(shè)備，同時根據(jù)擴(kuò)音臺編號在它的終端上顯示發(fā)生事故的擴(kuò)音臺所在的節(jié)點位。

3 軟件編譯中的沖突

在這4種功能實現(xiàn)過程中，如何避免其中一種功能執(zhí)行過程中和其它功能的沖突，是一個值得考慮的問題。解決的方法為：在閉鎖、打點和信號三種按鈕之中任何一個按鈕被按下時，直到一個完整的流程執(zhí)行結(jié)束之前，系統(tǒng)不接受另外兩種按鈕的閉合功能，即另外兩種按鈕按下無任何反應(yīng)。這樣可以保證一個功能的完整執(zhí)行。若當(dāng)系統(tǒng)在執(zhí)行查詢功能時，閉鎖、打點和信號三種按鈕之中任何一個按鈕被按下，系統(tǒng)讓閉鎖、打點和信號功能等待，首先執(zhí)行查詢功能，待查詢功能完成之后，再返回執(zhí)行閉鎖、打點和信號功能。由于查詢功能的執(zhí)行時間非常短，小于0.1秒，其它功能的受到的延遲幾乎沒有影響。反之，若正在執(zhí)行閉鎖、打點和信號三種功能時，系統(tǒng)禁止查詢，待其它功能完成后，查詢開始。

4 結(jié)束語

通過通信控制機和擴(kuò)音臺流程的分析，可以依據(jù)設(shè)計需求，提出實現(xiàn)方案，進(jìn)行相應(yīng)的軟件編譯。軟件的編譯使用了VC++6.0軟件中的MSComm控件，對于關(guān)鍵的改變靜態(tài)對話框顏色的功能則使用了一個自定義的SendMessage消息，通過改變對話框的三原色的RGB值來實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘濤.基于ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].蘭州大學(xué)，2010.

[2] 熊若訥.煤礦井下安全智能監(jiān)控分站的設(shè)計[D].武漢理工大學(xué)，2012.