自救器模拟实验系统
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摘要
针对目前自救器使用培训方面的现状以及存在的诸多问题，我们设计了一种集传感器技术、信息处理技术、无线数据通信技术和互联网技术的自救器模拟实验系统。该系统可以在实验室里模拟发生在煤矿井下的突发事故，并采集井下作业人员在突发事故来临时的心率、呼吸频率、体温等生理参数以及反应时间，以反应被检测人员的身体状态以及遇到突发事故的应变能力。同时，对他们进行自救器的使用培训。系统采用生物医学传感器采集被培训人员的心率、呼吸频率以及体温等生理参数，用铁电存储器FM31256记录被培训人员的反应时间并暂存生理参数和时间，然后这些数据经过单片机LPC932处理后通过无线射频技术传输给上位监控计算机软件，并由上位监控计算机软件对数据再进行筛选、比较并决定哪些人员已经符合井下工作，哪些人员还需要继续接收培训。另外，如果需要还可以通过Internet实现对数据的远程浏览或参数的远程设置和修改。
本文着重阐述了系统软、硬件设计方面的思路以及实现方法，并详细介绍了相关硬件电路以及软件工作流程的设计。
本系统填补了目前自救器模拟实验系统的空白，一旦推广，必将会减少由于不会使用自救器而造成的不必要的人员伤害，这对于降低我国煤炭生产的百万吨煤死亡率具有十分重要的意义，具有较高的社会价值。
Considering the status quo of the training use of self-rescuer and the existing problems, we designed the self-rescuer simulation experiment system, which integrates sensors technology, information processing technology, wireless data communication technology and Internet technology. The system can simulate the sudden accidents in laboratory in order to collect heart rate, respiratory rate, body temperature and response time to reflect the physical response and flexible ability of people tested when the sudden accidents come about. Meanwhile, the system also trains the people working underground how to use the self-rescuers. The system uses the biomedical transducer to collect heart rate, respiratory rate and body temperature, etc. At the same time, the system remembers the response time of the people trained, and stores the physiological parameters and the response time by ferroelectric memory FM31256 temporarily. Then these data processed by the single chip microcomputer LPC932 are transmitted to the upper monitoring computer software by wireless radio frequency technology. The upper monitoring computer software filters the data and decides who are suitable for the jobs under mines and who should continue to receive training. Besides, we can browse data or set and correct parameters remotely by Internet if necessary.
Thoughts of hardware design, software design and implementation approaches were mainly introduced. The related hardware circuits and the design of the software working flow were also introduced in detail.
The system fills in the self-rescuer simulation experiment system gap. Once promoted, it will reduce the unnecessary injuries for wrongly using self-rescuer. It has very important meaning for lowering the million tons death rate and has very high social value.
本文着重阐述了系统软、硬件设计方面的思路以及实现方法，并详细介绍了相关硬件电路以及软件工作流程的设计。
本系统填补了目前自救器模拟实验系统的空白，一旦推广，必将会减少由于不会使用自救器而造成的不必要的人员伤害，这对于降低我国煤炭生产的百万吨煤死亡率具有十分重要的意义，具有较高的社会价值。
Considering the status quo of the training use of self-rescuer and the existing problems, we designed the self-rescuer simulation experiment system, which integrates sensors technology, information processing technology, wireless data communication technology and Internet technology. The system can simulate the sudden accidents in laboratory in order to collect heart rate, respiratory rate, body temperature and response time to reflect the physical response and flexible ability of people tested when the sudden accidents come about. Meanwhile, the system also trains the people working underground how to use the self-rescuers. The system uses the biomedical transducer to collect heart rate, respiratory rate and body temperature, etc. At the same time, the system remembers the response time of the people trained, and stores the physiological parameters and the response time by ferroelectric memory FM31256 temporarily. Then these data processed by the single chip microcomputer LPC932 are transmitted to the upper monitoring computer software by wireless radio frequency technology. The upper monitoring computer software filters the data and decides who are suitable for the jobs under mines and who should continue to receive training. Besides, we can browse data or set and correct parameters remotely by Internet if necessary.
Thoughts of hardware design, software design and implementation approaches were mainly introduced. The related hardware circuits and the design of the software working flow were also introduced in detail.
The system fills in the self-rescuer simulation experiment system gap. Once promoted, it will reduce the unnecessary injuries for wrongly using self-rescuer. It has very important meaning for lowering the million tons death rate and has very high social value.
引文
1．杨玉成．自救器使用和训练的几点做法[J]，煤炭安全，1994，6：46-48
2．杨玉星．生物医学传感器与检测技术[M]，北京：化学出版社，2005，122-133
3．刘长军等．射频通信电路设计[M]，北京：科学出版社，2005，1-3
4．周立功等．LPC900系列Flash单片机应用技术(上册)[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2004，4-10
5．王增和等．天线与电波传播[M]，北京：机械工艺出版社，2003，4-8
6．金荣洪等．天线通信中的智能天线[M]，北京：北京邮电大学出版社，2006，71-86
7．游战清，李苏剑等．无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M]，北京：电子工业出版社，2004，39-41
8．刘光斌等．单片机系统实用抗干扰技术[M]，北京：人民邮电出版社，2003，22-44
9．张毅坤等．单片微型计算机原理及应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，1998，135-144
10．张迎新等．单片微型计算机原理、应用及接口技术[M]，北京：国防工业出版社，2004，307-313
11．李朝青．单片机原理及接口技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1999，240-246
12．马忠梅等．单片机的C语言应用程序设计[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1999，143-165
13．求是科技．8051系列单片机C程序设计完全手册[M]，北京：人民邮电出版社，2006，518-527
14. Mia Folke, etc. Comparative Provocation Test of Respiratory Monitoring Methods[M], Netherlands: Springer, 2009, 17(2): 97-103
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27．黄卜夫．基于视觉足球机器人无线通讯子系统的设计[J]，工程设计学报，2002，9(5)：265-274
28．樊坚，阳春华．手持式无线终端系统设计[J]，单片机与嵌入式系统应用，2005，6：14-16
29．罗庆生．基于点对多点无线通信技术的nRF401芯片的应用研究[J]，机械与电子，2003，4：6-9
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31．付彬．利用nRF401实现微机间无线通信[J]，世界电子元器件，2004，11：50-53
32．陈红梅，陈健．射频收发芯片nRF401在语音传输中的应用[J]，电子技术，2003，5：27-30
33．谭辉．智能无线抄表中影响无线通信效果的因素分析及无线通信协议设计[J]，电子工程师，2002，28(4)：16-18
34．蒋正义等．基于MSP430和nRF401的无线自动抄表系统[J]，电子技术应用，2004，11：74-77
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36．张舒等．基于nRF系列射频芯片的三导联心电遥测系统[J]，医疗卫生设备，2006，27(1)：26-30
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39．刘明辉．井筒安全监测报警系统[D]，山东青岛：山东科技大学，2005
40．董文浩．自行车运动员动态参数无线测试系统的研究[D]，吉林长春：吉林大学，2006
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