专利名称：井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及井下避险装置的配套控制系统，更具体的说是一种井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法。
背景技术：
近年来，国内煤矿事故频繁发生，使得井下作业的安全问题越来越受到重视，进而推动了井下避险救生装置生产工业的发展，避险救生装置为保证井下作业人员的生命安全，避免矿井下恶劣的环境所带来的威胁，其内部通常都集成有各种环境调节设施，通过控制器或控制芯片与传感器相配合，检测避险救生装置内的各种环境参数，并根据外部控制指令或检测结果控制避险救生装置内的各类环境调节设施的运行。目前，大多数避险救生装置都是采用矿用隔爆兼本安测量控制器作为电气控制系统部分的核心设备，避险救生装置内环境参数智能调节、以及一键式控制等功能都依该控制器实现，故该控制器的可靠性和稳定性决定着整个井下避险救生装置的性能，尤其是在矿井事故发生救援时间较长或无救援情况下，井下作业人员需长时间处于避险救生装置内部，而大多数的井下避险救生装置都采用传感器采集环境参数，通过避险人员手动操作各种环境调节设备，这样不仅产生不必要的工作，还无形增加了避险人员的心理负担。而也有少部分避险装置是采用矿用隔爆兼本安测量控制器进行自动化控制，在事故发生避险过程中便需要矿用隔爆兼本安测量控制器不间断的工作，而目前少有的采用矿用隔爆兼本安测量控制器的避险救生装置的电气控制系统中也仅仅集成单个的控制器，如控制器发生故障，则整个电气控制系统失去作用，需井下作业人员手动操作各种环境调节设施，甚至因控制系统的损坏影响部分环境调节设置的正常使用，无疑于对井下作业人员的生命安全造成严重威胁。
发明内容
本发明的目的在于解决上述不足，提供一种性能更加可靠，且运行稳定的井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法。为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案本发明一方面提供了一种井下避险装置的电气双核控制系统，所述的控制系统中包含看门狗复位芯片、逻辑电路单元与第一单片机控制单元与第二单片机控制单元，第一单片机控制单元接入看门狗复位芯片，看门狗复位芯片与第一单片机控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入第二单片机控制单元，且两个单片机控制单元都能独立处理井下避险装置中电气设备的各项数据信息；第一单片机控制单元呈运行状态时，第二单片机控制单元呈休眠状态，看门狗复位芯片用于接收来自于第一单片机控制单元所输出的连续信号，当其检测到第一单片机控制单元无连续信号输出时，即向其接入的第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，向第二单片机控制单元发送激活指令唤醒，使其转换为运行状态，逻辑电路单元还向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。进一步的技术方案是当逻辑电路单元检测到控制系统中无呈运行状态的单片机控制单元时，逻辑电路单元向其中一个呈休眠状态的单片机控制单元发送激活指令唤醒。进一步的技术方案是所述的第一单片机控制单元为主控制单元，第二单片机控制单元为备用控制单元，看门狗复位芯片与主控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入备用控制单元，看门狗复位芯片检测到主控制单元无连续信号输出时，则向逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令唤醒，并向主控制单元发送休眠指令。更进一步的技术方案是所述的单片机控制单元以C8051F微控制器为核心。再进一步的技术方案是所述的C8051F微控制器为隔爆兼本安控制器。本发明另一方面提供了一种井下避险装置的电气双核控制控制方法，所述的控制方法为在电气控制系统中集成看门狗复位芯片与两个单片机控制单元，当第一单片机控制单元呈运行状态时，其有连续信号向看门狗复位芯片输出，且看门狗复位芯片能够接收到连续信号，第二单片机控制单元呈休眠状态；当第一单片机控制单元出现故障无连续信号输出，且看门狗复位芯片接收不到其连续信号时，则向接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元检测到看门狗复位芯片发出的启动指令时，即向第二单片机控制单元发送激活指令，第二单片机控制单元被唤醒，开始接替第一单片机控制单元的状态运行，并且由逻辑电路单元向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。更进一步的技术方案是所述的第一单片机控制单元为主控制单元，第二单片机控制单元为备用控制单元，当主控制单元出现故障时，看门狗复位电路向接入备用控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令，并向主控制单元发送休眠指令。再进一步的技术方案是所述的逻辑电路单元在检测到控制系统中无单片机控制器运行时，也向其中一个呈休眠状态的单片机控制单元发送激活指令。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过在井下避险装置的电气控制系统中集成两个单片机控制单元，可再其中一个单元发生损坏后，另一个备用单元立即接替运行， 保证了井下避险装置电气控制系统的稳定性，且有利于井下避险装置中各类环境调节设备的运行，安全性更高，在实际使用过程中可最大限度的减低煤矿事故的伤亡率，且本发明所提供的一种井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法可采用常规逻辑电路与单片机控制芯片等配合组建，架构简单，可在各种类型的井下避险装置中集成使用，应用范围广阔。
图I为本发明的系统结构框图。图2为本发明的系统电路结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步阐述。
本发明的第一种实施方式为所提供的一种井下避险装置的电气双核控制系统，其应用于井下避险装置中电气设备的智能化控制，所述的控制系统中包含看门狗复位芯片、 逻辑电路单元与第一单片机控制单元与第二单片机控制单元，第一单片机控制单元接入看门狗复位芯片，看门狗复位芯片与第一单片机控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入第二单片机控制单元，且两个单片机控制单元都能独立处理井下避险装置中电气设备的各项数据信息；根据上述内容，参考图I所示，本发明的发明人认为最好将上述的两个单片机控制单元设置为主控制单元和备用控制单元，其在系统中的接入方式上，考虑到两个单片机控制单元要形成主次的关系，因此将看门狗复位芯片与主控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元再接入备用控制单元，看门狗复位芯片检测到主控制单元无连续信号输出时，则向逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令唤醒，并向主控制单元发送休眠指令。上述的主控制单元与备用控制单元两个单片机控制单元更为具体的原理为当第一单片机控制单元呈运行状态，第二单片机控制单元呈休眠状态，如上所说，看门狗复位芯片用于接收来自于第一单片机控制单元所输出的连续信号，当其检测到第一单片机控制单元无连续信号输出时，即向其接入的第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令， 逻辑电路单元在检测到该启动指令后，向第二单片机控制单元发送激活指令唤醒，使其转换为运行状态，逻辑电路单元还向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。按照上述内容可以确定的是，运行状态的第一单片机控制单元是主控制单元，呈休眠状态的第二单片机控制单元是备用控制单元。而在单片机控制单元的核心选择上，因是应用在煤矿井下的控制系统，所有元器件运用都要在防爆兼本安功能的前提下，因此在这种情况下，发明人认为最为优选的上述两个单片机控制单元的核心为C8051F微控制器，而毫无疑问的是，C8051F微控制器应当具备防爆型，即为隔爆兼本安控制器。通过上述的系统结构，可以实现两个单片机控制单元系统指挥权的无缝切换，这也是本发明区别于现有技术的关键点。根据上述井下避险装置的电气双核控制系统系统，本发明的另一种实施方式为一种对该系统进行具体控制的控制方法所述的控制方法为在电气控制系统中集成看门狗复位芯片与两个单片机控制单元，当第一单片机控制单元呈运行状态时，其有连续信号向看门狗复位芯片输出，且看门狗复位芯片能够接收到连续信号，第二单片机控制单元呈休眠状态；当第一单片机控制单元出现故障无连续信号输出，且看门狗复位芯片接收不到其连续信号时，则向接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元检测到看门狗复位芯片发出的启动指令时，即向第二单片机控制单元发送激活指令，第二单片机控制单元被唤醒，开始接替第一单片机控制单元的状态运行，并且由逻辑电路单元向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。根据上述内容，结合本发明上一种实施方式的井下避险装置的电气双核控制系统结构中所记载的内容，可以确定所述的两个单片机控制单元分为主控制单元与备用控制单元，当主控制单元出现故障时，看门狗复位电路向接入备用控制单元的逻辑电路单元发送
6启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令，并向主控制单元发送休眠指令，即常态下运行的是主控制单元，休眠的是备用控制单元，该内容发明人认为可以作为此种实施方式的优选形式，需要说明的是即便没有前述对主控制单元与备用控制单元的明确界定，仅采用两个相同功能的单片机控制单元，本发明的一种井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法仍然是可以实现的。另外本发明的发明人经过实验发现，控制系统中还可能出现主控制单元与备用控制单元两个单片机控制单元都处于休眠状态，例如井下避险装置长期放置不用的情况下， 系统上电后即会出现逻辑电路单元在收到看门狗复位芯片发出启动指令后，检测系统中无单片机控制单元的情况，针对这一问题，发明人在现有实施方式的基础上，将逻辑电路单元设计为在检测到控制系统中无运行的单片机控制单元时，也向其中一个单片机控制单元发送激活指令唤醒，再如图I所示，此种情况下逻辑电路单元最好是向备用控制单元发送激活指令，这样可与前述的系统结构保持一致性。下面再结合图2，对本发明的功能作进一步的说明，本发明的井下避险装置的电气双核控制方法，其关键部件为带看门狗功能的复位芯片MP706R，其软件采用u/COS并行方式运行，在主控制单元正常工作时，其不停的通过WDT_INPUT接口向看门狗复位芯片 MP706R发送连续的信号；当看门狗复位芯片MP706R能够连续接收到主控制单元发送的信号时，则认为主控制单元工作正常，MP706R芯片不作任何反应。当看门狗复位芯片 IMP706R接收不到连续信号时，则认为主控制单元出现故障，于是MP706R芯片通过S0FT_ RESET接口向接入备份控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元随即向备份控制单元发出激活指令，备份控制单元开始工作，此时在逻辑电路单元休眠指令的作用下， 主控制单元转换为休眠状态，不影响备份控制单元的运行，使控制系统中始终保持一个单片机控制单元在运行状态，保证系统的正常工作。上述仅仅为本发明的优选实施例，并不是对本发明保护范围的限定，发明人在实施方式中为保证本领域的普通技术人员可顺利实施本方案，对部分技术手段作了较为详细说明，应当理解为，对本发明的一种井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法所做的任何等质并无实质技术效果的改变，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种井下避险装置的电气双核控制系统，其特征在于所述的控制系统中包含看门狗复位芯片、逻辑电路单元与第一单片机控制单元与第二单片机控制单元，第一单片机控制单元接入看门狗复位芯片，看门狗复位芯片与第一单片机控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入第二单片机控制单元，且两个单片机控制单元都能独立处理井下避险装置中电气设备的各项数据信息；当第一单片机控制单元呈运行状态时，第二单片机控制单元呈休眠状态，看门狗复位芯片用于接收来自于第一单片机控制单元所输出的连续信号，当其检测到第一单片机控制单元无连续信号输出时，即向其接入的第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，向第二单片机控制单元发送激活指令唤醒，使其转换为运行状态，逻辑电路单元还向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。
2.根据权利要求I所述的井下避险装置的电气双核控制系统，其特征在于当逻辑电路单元检测到控制系统中无呈运行状态的单片机控制单元时，逻辑电路单元向其中一个呈休眠状态的单片机控制单元发送激活指令唤醒。
3.根据权利要求I所述的井下避险装置的电气双核控制系统，其特征在于所述的第一单片机控制单元为主控制单元，第二单片机控制单元为备用控制单元，看门狗复位芯片与主控制单元分别接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入备用控制单元，看门狗复位芯片检测到主控制单元无连续信号输出时，则向逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令唤醒，并向主控制单元发送休眠指令。
4.根据权利要求I所述的井下避险装置的电气双核控制系统，其特征在于所述的单片机控制单元以C8051F微控制器为核心。
5.根据权利要求4所述的井下避险装置的电气双核控制系统，其特征在于所述的 C8051F微控制器为隔爆兼本安控制器。
6.一种井下避险装置的电气双核控制控制方法，其特征在于所述的控制方法为在电气控制系统中集成看门狗复位芯片与两个单片机控制单元，当第一单片机控制单元呈运行状态时，其有连续信号向看门狗复位芯片输出，且看门狗复位芯片能够接收到连续信号，第二单片机控制单元呈休眠状态；当第一单片机控制单元出现故障无连续信号输出，且看门狗复位芯片接收不到其连续信号时，则向接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，接入第二单片机控制单元的逻辑电路单元检测到看门狗复位芯片发出的启动指令时，即向第二单片机控制单元发送激活指令，第二单片机控制单元被唤醒，开始接替第一单片机控制单元的状态运行，并且由逻辑电路单元向第一单片机控制单元发送休眠指令，使其转换为休眠状态。
7.根据权利要求4所述的井下避险装置的电气双核控制控制方法，其特征在于所述的第一单片机控制单元为主控制单元，第二单片机控制单元为备用控制单元，当主控制单元出现故障时，看门狗复位电路向接入备用控制单元的逻辑电路单元发送启动指令，逻辑电路单元在检测到该启动指令后，即向备用控制单元发送激活指令，并向主控制单元发送休眠指令。
8.根据权利要求6或7所述的井下避险装置的电气双核控制控制方法，其特征在于所述的逻辑电路单元在检测到控制系统中无单片机控制器运行时，也向其中一个呈休眠状态的单片机控制单元发送激活指令。
全文摘要
本发明公开了一种井下避险装置的电气双核控制系统，其应用于井下避险装置中电气设备的智能化控制，所述的控制系统中包含看门狗复位芯片、逻辑电路单元与两个单片机控制单元，其中一个单片机控制单元接入看门狗复位芯片，且看门狗复位芯片还与该单片机控制单元并行接入逻辑电路单元，逻辑电路单元还接入另一个单片机控制单元，且两个单片机控制单元都能独立处理井下避险装置中电气设备的各项数据信息。本发明所提供的一种井下避险装置的电气双核控制系统及其控制方法可采用常规逻辑电路与单片机控制芯片等配合组建，架构简单，可在各种类型的井下避险装置中集成使用，应用范围广阔。
文档编号G05B19/042GK102591237SQ20121004981
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者何小旭, 党建波, 曾强, 杨俊波, 杨林森, 王飞, 郑宜强 申请人:四川航天系统工程研究所