摘要：提出了一种基于PC/104工业控制计算机及嵌入式Linux操作系统的设计方案。分析了液压支架监控上位机的功能和硬件需求，阐述了定制嵌入式Linux操作系统的过程，最后给出了液压支架监控软件主界面的设计方法。
关键词：液压支架；PC/104；嵌入式Linux；监控软件
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）06-0161-01
0 引言
随着科学技术的飞速发展，我国的井下采煤已经由原来的人工爆破采煤转变到今天的综合机械化采煤。液压支架作为综合机械化采煤的重要设备，实现其自动化控制可进一步提高采煤效率，减轻煤矿工人的劳动强度，保障煤矿工人的生命安全。
1 液压支架监控上位机功能分析
液压支架监控上位机主要用于对液压支架的监视和控制，以保证液压支架高效、可靠工作。通过对液压支架的功能分析，得出监控上位机主要功能如下：
（1）显示工作面液压支架的数据信息：如立柱下腔压力、推溜千斤顶行程等信息；
（2）控制工作面支架实现跟机自动化：远程控制液压支架启停、动作；
（3）数据分析：上位机具有数据分析功能，如分析支架的动作信息、液压问题等；
（4）参数配置：可向液压支架控制器传输参数。
2 监控上位机硬件需求分析
（1）煤层通常处于地表以下很深处，采煤工作面的温度和湿度相对于地面来说会高出很多，这要求上位机的硬件设施能够抵御高温、高湿度；（2）井下采煤是长期持续作业，要求上位机的硬件具有很高的可靠性；（3）井下存在散煤掉落和瓦斯爆炸等特殊情况，需采取装套防爆箱的保护措施；（4）上位机是安装在防爆箱中，要求上位机具有较低的功耗，减少发热。
3 嵌入式Linux操作系统的定制
为了保证监控软件能在可靠、稳定的平台中运行，需要重新定制嵌入式Linux操作系统。
（1）重编译内核。进行内核重编译最重要的就是定制新内核配置表。首先在命令终端输入#cd /usr/src/linux-2.4.20-8命令进入到内核源代码目录，然后输入#make mrproper将系统现存的配置文件删除，接着输入内核配置命令#make menuconfig进入到内核配置界面，根据PC/104主控机的硬件配置定制新的内核配置表并保存，最后重编译新内核，重启系统，在系统选择界面选择新建立的内核，经过运行，重编译的内核可以成功运行，大小为1.1M。
（2）裁剪文件系统。发行版的Linux文件系统都比较庞大，不适合用在嵌入式系统中，所以需要对文件系统进行定制。就Linux根文件系统的基本组成来说，它应该包括系统使用的软件和所有用来为用户提供支持架构和用户使用的应用软件。根据以上规则完成裁剪后，进入到根目录命令行下，输入#du ?sh命令就可以查看当前文件系统的大小。本次设计的文件系统最终大小为280M。
（3）启动配置。内核和文件系统定制完成后，需要进行系统的启动配置，该部分主要包括对/etc/inittab、etc/rc.d/rc.sysinit、etc/rc.d/rc*.d三个脚本文件的配置。完成有选择的加载脚本程序功能以达到机器的快速启动和系统的稳定运行的要求。
4 监控软件主界面设计
采用基于GTK+库的Glade2界面设计软件设计监控程序的主界面。具体步骤：第一步，打开Glade2，新建工程，选”New GTK+ Project”；第二步，由功能需求设计具体的主程序界面；第三步，新建目录用于保存工程；第四步，联编，这里联编的作用就是将设计好的界面转换为对应的C文件；第五步，程序修改，添加并修改生成的程序文件；第六步，编译，将生成的C文件编译成可执行文件；第七步，执行。得到图1所示的监控界面。
图1 液压支架监控程序主文件；第六步，编译，将生成的C文件编译成可执行文件；第七步，执行。得到图1所示的监控界面。
5 结论
通过采用PC/104工控机作为整个上位机的主机部分，不仅很好的满足了运行性能，而且在环境适应方面也能符合要求；采用免费的Linux操作系统构建嵌入式软件平台，减少了开发成本，保证了工控机长时间稳定运行；运用Glade2这款可视化界面开发软件，使得液压支架监控主程序界面设计周期大大缩短。综上所述，文章给出了一种快速、低成本的液压支架监控上位机设计方案。
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