矿山安全管理系统中混合关键性实时调度研究
张天宇，关楠，邓庆绪
(东北大学 信息科学与工程学院，沈阳 110819)
Research on Mixed-criticality Realtime Scheduling in Mine Safety Cyber Physical Systems
ZHANG Tian-yu，GUAN Nan，DENG Qing-xu
(School of Information Science ＆ Engineering，Northeastern University，Shenyang 110819，China)
摘要 为了确保安全的矿下工作环境，设计和开发了一套矿山安全监管系统，实时监控矿下工人生产环境和设备运行状况．由于系统服务器处理能力有限以及缺乏合理有效的调度策略，系统在发生状态转换时会有一部分任务错失截止期，尤其在发生紧急情况时，关键性高的任务得不到及时响应可能会造成财产损失和人员伤亡．为此结合实时调度研究领域中的混合关键性任务模型为系统建立一个一般化模型，通过使用资源界限函数对系统的可调度性进行分析，提出一种调整任务相对截止期的启发式算法．大量对比实验表明，本文采用的调度策略能够有效地提高系统的可调度性，降低紧急任务的响应时间并且已经将改进后的矿山安全管理系统实际应用在辽宁金凤黄金矿业．
关键词 ：
物联网 ,
矿山安全 ,
混合关键性 ,
调度 ,
实时系统
Abstract ：To ensure the safety of working conditions of underground tunneling in mines，we develop a Cyber Physical System to monitor the underground environment，workers and equipments and to control the equipments.The limited handling capacity of the server make emergencies not be responded in time which would lead to dangers.To address this problem we introduce a mixed-criticality task model in real-time system and extend it to a generalized model which could appropriately model our system and propose a heuristic algorithm to tune task relative deadlines.Our research is grounded in a real industrial application and the on-field experiments show that our solutions is effective.
Key words ：
cyber physical systems
mine safety
mixed criticality
scheduling analysis
realtime systems
基金资助: 国家科技支撑计划项目(2012BAK24B01，2012BAF13B08)资助；国家自然科学基金项目(61100022)资助.
作者简介 : 张天宇，男，1988年生，博士研究生，研究方向为嵌入式实时系统、多核调度；
关楠，男，1981年生，博士，副教授，研究方向为嵌入式实时系统、多核调度；
邓庆绪，男，1970年生，博士，教授，研究方向为嵌入式实时系统、无线传感器网络等.
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