事故報警處理器的設計及實現(xiàn)

趙學舉，竺方輝

（1.國電南瑞科技股份有限公司 江蘇 南京210061；2.寧波市軌道交通集團有限公司 浙江 寧波315010）

事故報警處理器的設計及實現(xiàn)

趙學舉1，竺方輝2

（1.國電南瑞科技股份有限公司 江蘇 南京210061；2.寧波市軌道交通集團有限公司 浙江 寧波315010）

基于增強對地鐵控制中心事故報警事件的處理，采用了事故報警處理器，實時顯示室內(nèi)溫度，設定報警間隔，并記錄報警時間，為不同的報警時段采取相應的應急措施提供了依據(jù)；進行了事故報警處理器的軟、硬件設計，分別給出了該設備的硬件選型、軟件流程圖和部分源代碼；該設備在地鐵控制中心的投入使用，優(yōu)化了應急事件處理機制，提高了近四分之一的事故處理效率。

事故報警；地鐵；處理器；傳感器

目前，越來越多的一、二線城市在興建地鐵，例如北京、上海、南京等很多城市都擁有多條地鐵線路。隨著地鐵線路的不斷增加，對地鐵自動化運營和集中管理的要求也越來越多，尤其是在地鐵的控制中心，需要對多條地鐵線路進行集中調(diào)度和管理，如果僅靠管理制度，人為提醒很難對一些緊急事態(tài)進行集中管控。

為方便地鐵控制中心的調(diào)度人員對緊急事故，如火災、調(diào)度故障等進行安全、可靠的處理，南京地鐵在其控制中心，設置了事故報警處理器。該報警處理器能夠依據(jù)地鐵公司的運營管理要求設定相應的報警時間間隔，并能記錄事故處理時間，同時配置有溫度傳感器及時鐘顯示功能。

1 功能結(jié)構(gòu)

事故報警處理器設置有待機、設定、報警3個功能狀態(tài)，其中報警狀態(tài)具有最高優(yōu)先級。事故報警處理器主要由數(shù)據(jù)處理顯示及鍵盤兩個部分組成，數(shù)據(jù)處理顯示包括數(shù)據(jù)處理器、存儲器、傳感器、復位電路、驅(qū)動電路等（見圖1），鍵盤由報警、設定等按鍵組成。

處理器負責實時監(jiān)測鍵盤、調(diào)試等指令，并能根據(jù)具體指令，進入相應的中斷程序，例如當監(jiān)測到處于待機狀態(tài)時，處理器則通過溫度模塊，讀取傳感器的溫度數(shù)據(jù)，通過驅(qū)動電路，發(fā)送給顯示單元進行顯示；如處于設定狀態(tài)，則可以通過參數(shù)設定功能模塊，通過按鍵設定報警點次數(shù)及報警間隔；如處于報警狀態(tài)，則可以根據(jù)設定的報警參數(shù)，進行報警和時間記錄。存儲器用來存儲設定的報警點、報警間隔、報警時長等參數(shù)，防止失電、重啟等原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟失。調(diào)試口采用的的RS232串口。驅(qū)動電路包括顯示驅(qū)動和蜂鳴器報警驅(qū)動兩個電路。傳感器則采用單線接口通信的溫度傳感器。

圖1 結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram

2 硬件設計

2.1 處理器

處理器采用的高可靠性、高性能比的P89C51單片機。其含有非易失FLASH、并行可編程的程序儲存器，通過引導裝載器串行編程；采用CMOS工藝的8為微控制器，與80C51指令相同，可采用C語言及匯編語言編程，可移植性強。

2.2 傳感器

傳感器選用的是DS18B20溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高等特點；測溫范圍－55～+125℃，固有測溫誤差1℃；與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；使用中不需要任何外圍元件，工作電源在 3.0~5.5V/DC。其已經(jīng)被廣泛用于建筑物內(nèi)溫度測量，空調(diào)環(huán)境控制等場合。

2.3 驅(qū)動電路

驅(qū)動電路包括顯示和蜂鳴器兩種驅(qū)動電路。由于計時處理器放置在控制中心后面的墻上，距離調(diào)度臺較遠，因此顯示部分采用的是8英寸共陽極LED數(shù)碼管，但需要較強的驅(qū)動電路，考慮到這些因素，選用2個高電壓大電流的八達林頓晶體管陳列的驅(qū)動器芯片。蜂鳴器則采用通用的驅(qū)動電路。硬件電路如圖2所示。

圖2 硬件電路Fig.2 Hardware circuit

3 軟件設計

軟件是在keil C51集成開發(fā)環(huán)境下進行開發(fā)的。該開發(fā)環(huán)境提供了提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案的環(huán)境。為了開發(fā)方便，便于調(diào)試，事故報警處理計時器軟件采用高效的C語言進行模塊發(fā)程序開發(fā)，其程序功能模塊主要包括報警處理、參數(shù)設定、待機狀態(tài)、數(shù)據(jù)存儲等。軟件中利用定時器及相應的中斷程序?qū)崿F(xiàn)LED顯示和接收鍵盤命令。

3.1 主流程圖

主要程序模塊主要任務是通過對所處狀態(tài)的判斷，調(diào)用相應的功能模塊，如沒有按鍵命令，則執(zhí)行待機狀態(tài)，顯示實時的環(huán)境溫度；如有按鍵命令，則首先判斷是否有報警命令，如有則執(zhí)行報警處理模塊，包括在LED上報警計時及顯示；否則，則判斷是否處于設定狀態(tài)，如是，則執(zhí)行參數(shù)設定模塊，并將設定的參數(shù)寫入存儲器，否則，則繼續(xù)對按鍵進行掃描。如圖3所示。

3.2 報警處理

報警命令在功能模塊中具有最高優(yōu)先級，在設計過程中為了減少鍵盤的按鍵數(shù)量，采用組合鍵實現(xiàn)多種功能。報警按鈕具有如下功能，當初次按下報警按鈕時，計時器進行計時模式，當?shù)竭_第一個設定的報警時間點時，計時器會閃爍，同時蜂鳴器發(fā)出報警聲，以此類推直到最后一組設定的報警時間；如事故處理完成，再次按下報警按鈕，計時器則停止計時，此時LED顯示的為本次事故處理所用的時間；此時再次按下報警按鈕，計時器則退出報警狀態(tài)，進入待機狀態(tài)，顯示實時溫度信息。報警處理軟件流程圖如圖4所示。

圖3 主程序流程圖Fig.3 Flow chart of the main software

圖4 報警流程Fig.4 Flow chart of the alarm

3.3 程序編寫

軟件是處理器的控制核心，直接影響到設備功能的實現(xiàn)。本設備的軟件采用模塊化設計，每個功能模塊都分別先進行編寫、驗證，最后集中編譯、調(diào)試。下面給出了主函數(shù)的部分源代碼（如圖5所示）。

圖5 主函數(shù)代碼Fig.5 The main function of the code

4 結(jié)束語

事故報警處理器具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、測量準確、性能穩(wěn)定等特點，另外該設備設有串行接口，為后期的功能開發(fā)預留了通信接口。目前在南京地鐵控制中心運行良好，在多次應急事故處理中發(fā)揮了作用。相信，隨著地鐵線路的不斷發(fā)展，各城市的控制中心集中監(jiān)管的地鐵線路越來越多，對緊急情況的集中管控越來越重視，因此該設備將會得到進一步的發(fā)展和應用。

[1]何立民.單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，1993.

[2]GB50490-2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京：北京中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]王士元.C高級實用程序設計[M].北京:清華大學出版社,1998.

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[6]陳海宴.51單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

The design and application of accident alarm processor

ZHAO Xue-ju1，ZHU Fang-hui2
（1.NARI Technology Development Co.Ltd，Nanjing 210061,China；2.Ningbo Rail Transit Group Co.,Ltd,Ningbo 315010,China）

To enhance the processing of accident alarm events in the subway control center,the accident alarm processor is used to display the indoor temperature,set alarm interval,and record the alarm time.According to the recorded different alarm time,appropriate emergency measures are taken.The soft and hardware design of the accident alarm processor is proposed,the hardware selection,the equipment the software flow chart and some source codes are given;The equipment used in the subway control center optimizes the emergency treatment mechanism and improves the efficiency of processing accident by nearly 1/4.

accident alarm;subway;processor;sensor

TN03

A

1674－6236（2015）10-0186-02

2014-08-26 稿件編號：201408142

趙學舉(1982—)，男，江蘇連云港人，碩士，工程師。研究方向：城市軌道交通，電力電子與電力傳動。