1.前言 礦燈是礦工井下作業必須攜帶的照明工具，通過對礦燈使用維護的合理有效管理，不但可以減少礦燈的投放量，延長礦燈使用壽命，從而節約生產成本；同時還可以及時掌握、統計礦工的下井（出勤）情況，從而實現對礦工的績效考核。因此礦燈管理直接關系到礦工的安全和煤礦的經濟效益。 隨著現代社會的信息化進程，隨著計算機網絡的廣泛應用，各行各業對辦公自動化甚至無紙化，管理信息化的要求日益普遍，煤礦行業也同樣加快了信息化管理的步伐，所以實現對礦燈的信息化、智能化管理也就具有十分重要的意義。 隨著計算機技術的飛速發展，隨著超大規模集成技術的進步，嵌入式計算機、嵌入式控制器以其體積小、功能強、價格低的優勢而得到日益廣泛的應用。而且嵌入式計算機、嵌入式控制器、嵌入式軟件、嵌入式系統的開發應用也已被列入國家重點科技發展計劃。所以嵌入式應用已經成為工業自動化應用的一種趨勢。 本文介紹了一套基于嵌入式控制器I-7188的礦燈智能管理系統， 它巧妙利用礦工的工作牌號和礦燈號自動記錄礦工的下、上井時間，用嵌入式控制器I-7188為紐帶，將燈房前臺操作與后臺管理服務器及企業內部網絡緊密連接在一起，使得通過網絡隨時隨地查詢當前井下作業人員的人員信息，統計下井作業時間或了解礦燈的維護維修情況，使用壽命等成為可能。因此它是一套完全實現了礦燈管理的智能化和信息化的系統。 2.嵌入式控制器I-7188 I-7188系列控制器是由臺灣泓格公司生產的嵌入式控制器，一般適用于高可靠性、PC兼容、緊湊而價格合理的嵌入式系統中，此控制器可作為核心處理部件整合到OEM產品中。用I-7188系列控制器來構建產品，可縮短設計時間，減少開發費用，降低技術風險，便于提供更可靠的產品。 I-7188 是該系列的第一代產品，I-7188XA，I-7188XB和I-7188XC是第二代產品，其主要區別在通訊端口，數字I/O端口，用戶可定義I/O等。除I-7188以外，所有的I-7188XA/XB/XC 都支持I/O 擴展總線。該總線可以用來執行不同的I/O功能，例如：D/I、D/O、A/D、D/A、定時/計數、UART、FLASH存儲器、帶電池后備的SRAM、Asickey及其他I/O功能。該總線幾乎所有的I/O功能都能執行，除了由I-7188XA/XB/XC嵌入式控制器本身提供的功能外，用擴展板還可提供一些額外的功能，例如可增加I/O通道或是存儲器的存儲容量。擴展板采用模塊化的設計方式，能更快、更方便、更靈活地升級控制器的I/O處理能力和存儲能力，每一個I/O擴展總線支持一個擴展板。 I-7188系列控制器采用AMD 80188-40嵌入式CPU，一般內置實時時鐘(RTC)，NVRAM(31 bytes)，EEPROM(2048 bytes)，看門狗定時器，四個串口COM1(RS-232 or RS-485)，COM2(帶3000V隔離RS-485)，COM3(RS-232)，COM4(RS-232，可用于程序下載)，電源保護電路，BIOS支持RTC時間和日期，內置泓格自己的嵌入操作系統MiniOS7；一般配置SRAM（256K bytes），Flash Memory（256/512K bytes）；電源10~30VDC,功耗一般2.0W~3.0W,體積123mm x 72mm x 33mm。 I-7188系列控制器常用于環保、交通、化工、紡織、航空、電力、礦業、污水處理、樓宇自動化等行業的數據采集與控制領域。 3.系統實現 系統如圖1所示，每個窗口均配置一臺嵌入式控制器I-7188，一套用戶接口，一把條形碼掃描槍，一到兩只模擬燈架。用戶接口負責實時顯示錄入的員工信息、領用礦燈的號碼和時間等，并提供鍵盤錄入接口。條形碼掃描槍負責錄入員工的工作牌號。模擬燈架用來插放已領用礦燈的礦工工作牌兼錄入已發出的礦燈號。它們以嵌入式控制器I-7188為紐帶，前端通過三個RS-232串行口分別與用戶接口，條形碼掃描槍，模擬燈架連接，后端通過RS-485串行總線與后臺服務器相連，而后臺服務器又通過以太網與企業內部網絡相連；從而將系統完全融入企業已有的信息化系統中，真正實現礦燈管理的智能化和信息化。 3.1用戶接口 用戶接口由單片機管理，配備4?8中文液晶顯示模塊，4?4壓模鍵盤，其按鍵配置如圖2所示，其中“刷牌”用于當礦工工作牌用條形碼掃描槍輸入失敗時輸入工作牌號，“錯牌”用于當礦工不小心插或拔錯牌時通知后臺服務器以及時糾正錯誤的計時，“查牌”用于查詢某工作牌號的礦工領用的礦燈號及其下井時間，“超時”用于查詢當前該上井而沒上來的礦工、礦燈信息。“清除”用于清除錯誤的輸入 及聲音告警。“確認”用于確認正確的輸入以便執行。 3.2條形碼掃描槍 系統采用目前最通用的1000 CCD條形碼掃描槍，它基本具備了迄今為止條形碼閱讀器的所有特性和功能，提供了標準鍵盤式接口、RS-232或USB接口，識別碼形、識別方式、碼長、碼前綴、碼后綴、聲音等都可以編程，且提供了編程碼形樣本，幾乎支持現有的所有碼形，其結構設計緊湊，功耗極低，可靠性高。為了適應燈房煤塵多的實際環境，系統采用了固定位置的臥式安裝，并將其密封到用戶接口盒中，進一步提高其可靠性和使用壽命。 3.3模擬燈架 模擬燈架用單片機管理，用光敏管檢測工作牌的插入和拔出，當某一光敏管的光線被工作牌檔住時則上報“插牌”，否則報已“拔牌”。每只燈架可插300只工作牌，每個窗口可配一到兩只燈架。 3.4后臺服務器 后臺服務器由工控機擔任，被配置成數據庫服務器和www服務器，配備的軟件有為前臺服務的通信服務程序和一個為局域網提供信息查詢的小型網站。通信服務程序主要實現與前臺各個窗口終端的通信，輪詢各個窗口終端有無請求，如果有請求則處理請求（操作數據庫），否則繼續詢問下一窗口。網站是基于B-S模式的礦燈管理系統。服務器端對數據庫進行管理,客戶端通過瀏覽器登錄礦燈管理系統。與傳統的基于C-S模式相比，它更加穩定,更方便。用戶通過普通網絡瀏覽器就可以實現對礦燈的遠程管理，可以對礦工的工作牌信息、礦燈信息、礦燈維護信息、礦燈使用信息、礦工出勤信息等進行遠程管理和查詢。另外，為了保障數據安全，系統對用戶進行了分級管理。 3.5工作流程 礦工憑其工作牌到燈房領礦燈下井，發燈員發出礦燈后，將收到的礦工工作牌及時插入模擬燈架的對應燈號孔中，系統自動開始紀錄礦工的下井時間；還燈時，礦工用礦燈換回自己的工作牌，系統自動停止記錄礦工的下井時間。 用條形碼掃描槍錄入的工作牌號通過I-7188傳至后臺服務器，服務器收到牌號后檢查牌號是否合法，如果合法則下傳此牌號的基本信息給前臺用戶接口供顯示，否則通知前臺告警此牌非法，以防礦燈被冒領。此過程稱為“刷牌”。 當發燈員將已領礦燈的礦工工作牌插入模擬燈架時，模擬燈架負責將此燈號通過I-7188通知服務器，剛刷牌的礦工已領用此礦燈下井了，服務器開始給此礦工記錄下井時間。此過程稱為“插牌”。 當發燈員將已還礦燈的礦工工作牌從模擬燈架上拔出時，模擬燈架負責將此燈號通過I-7188通知服務器，領用此礦燈的礦工已上井了，服務器停止給此礦工記錄下井時間。此過程稱為“拔牌”。 另外，可以記錄礦燈的啟用時間、預計壽命、補水間隔、維修次數等數據，以便監控礦燈的維護維修情況。 這樣，通過網站隨時隨地都可以查詢當前井下作業人員的人員信息，統計下井作業時間或了解礦燈的維護維修情況，使用壽命等。 4.系統應用 系統已成功應用于淮北礦務局桃園煤礦，取得了良好的運行效果和很高的經濟效益。礦務局正準備推廣應用。桃園煤礦的礦燈管理系統主要實現了如下功能： ?按單位統計顯示當前下井人員信息，包括超時下井人員信息，便于調度室掌握井下人員動態情況，便于安全故障的應急處理； ?統計礦燈離架時間及次數，統計礦燈補水、維修情況，提供礦燈壽命、礦燈補水及維修預警提示； ?礦工工作牌在后臺服務器掛失后，即可防止他人冒領礦燈； ?在發燈窗口可按工作牌號查詢礦工是否井下，及其下井時間； ?可按周、月、季、年等提供礦工出勤、礦燈使用維護情況的統計報表； ?下井礦工姓名、單位、礦燈使用等信息通過網站可經授權隨時查詢、下載。 5.結束語 系統以嵌入式控制器I-7188為紐帶，將燈房前臺操作與后臺管理服務器及企業內部網絡緊密連接在一起，實現了礦燈管理的智能化和信息化。通過系統的高效管理可以杜絕長期占用礦燈，減少礦燈投入總量，減少礦燈的不正常充放電數量，及由此造成的礦燈損壞量、維修量，減少充電架個數，以減少材料、電能的消耗，從而節約生產成本，提供生產效率。系統具有可靠性高，響應速度快，采用模塊化設計，可擴展性強，維護方便，操作簡單，功能完善等特點。因此系統具有很好的經濟價值和很高的推廣價值。

圖1 礦燈智能管理系統原理框圖　 作者單位：南京十四所 　 地址：南京1315信箱800分箱　210013　 Email：dsinr@vip.sina.com