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矿山应急救援黑匣子的设计与开发

发布时间:2018-05-04 18:33

  本文选题:应急救援 + 黑匣子 ; 参考:《西安科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:“黑匣子”是飞机上广泛运用的一种数据记录装置,其功能主要是用来实时连续地记录飞行数据。本设备将“黑匣子”的概念应用到矿山应急救援中,并对“黑匣子”概念进一步延伸。当矿山发生事故后,为降低救援人员的负担,提高救援效率,开发一款手持便携式、符合本质安全原理并且能有效应用在微光或全黑环境下应急救援黑匣子,用于采集、存储、回放多媒体数据。本文通过对设备的定位和需求分析,对比不同的平台进行验证,最终采用基于Cortex-A8系列的S5PV210处理器作为整个设备的核心处理器。整个设备分为硬件、软件和壳体三个部分,采用单元化的思路设计并实现了手持式符合本质安全原理的应急救援黑匣子。设备的硬件部分主要由音频编解码模块、视频解码模块、显示模块、存储模块、红外LED驱动模块、照度采集模块和通信模块等构成,系统采用嵌入式Linux,壳体采用注塑工艺加工的外壳。其中,视频采集模块采用低照度模拟MCCD摄像机,并使用940nm波长的红外LED作为辅助光源,实现设备低照度环境下视频的采集;视频解码模块采用低功耗TVP5150芯片完成,输出ITU-RBT.656数字视频信号;音频编解码模块选用WM8960芯片完成语音的编解码;视频信息实时显示在3. 5英寸的TFT液晶屏上;通信模块包含串口和以太网接口;锂电池充电模块采用充电管理芯片MAX8903C完成;系统设计遵循以太网以及Micro USB通信协议,实现音视频数据的有线传输,音视频数据由TF卡存储。设备的主板采用四层板,核心板焊接在主板上,针对煤矿安全要求在设计时对接插件的连接进行加固,各模块增加了保护电路,同时选用更小的电容电感。设备经过反复开关机和功能的实验测试,系统运行稳定,各种电气功能均能满足要求,实现了在微光或全黑的事故现场语音和图像的采集、显示和存储,具有较高的实用价值和研究意义。
[Abstract]:The "black box" is a kind of data recording device widely used in aircraft. Its function is mainly used to record flight data continuously in real time. This equipment applies the concept of "black box" to mine emergency rescue, and extends the concept of "black box". When an accident occurs in a mine, in order to reduce the burden of rescuers and improve rescue efficiency, a hand-held portable device is developed, which conforms to the principle of essential safety and can be effectively applied to emergency rescue black boxes in low-light or all-black environments for collection and storage. Playback multimedia data. By analyzing the location and requirement of the device, comparing different platforms, the S5PV210 processor based on Cortex-A8 series is used as the core processor of the whole device. The whole equipment is divided into three parts: hardware, software and shell. The design and realization of the hand-held black box of emergency rescue accord with the essential safety principle by using the idea of unit. The hardware of the device is mainly composed of audio codec module, video decoding module, display module, storage module, infrared LED driver module, illumination acquisition module and communication module. The system adopts embedded Linux and the shell is processed by injection molding process. The video acquisition module uses low illuminance analog MCCD camera, and uses infrared LED of 940nm wavelength as auxiliary light source to realize video acquisition under low illumination environment, and the video decoding module uses low power TVP5150 chip to complete the video decoding module. Output ITU-RBT.656 digital video signal, audio coding and decoding module using WM8960 chip to complete speech coding and decoding. The communication module includes serial port and Ethernet interface; the charge module of lithium battery is completed by charging management chip MAX8903C; the system design follows Ethernet and Micro USB communication protocol to realize the wired transmission of audio and video data. Audio and video data are stored by TF card. The main board of the equipment adopts four layers board, and the core board is welded on the main board. According to the safety requirement of coal mine, the connection of the connector is strengthened in the design. The protective circuit is added to each module and the capacitance inductance is smaller. The equipment has been tested repeatedly by switching machine and function. The system runs stably and all kinds of electrical functions can meet the requirements. The acquisition, display and storage of voice and image are realized in the scene of low light or all black accident. It has higher practical value and research significance.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD774

【参考文献】

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本文编号:1844134

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