事故報警處理器的設計及實(shí)現

摘要：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(shí)時(shí)顯示室內溫度，設定報警間隔，并記錄報警時(shí)間，為不同的報警時(shí)段采取相應的應急措施提供了依據;進(jìn)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。

關(guān)鍵詞：事故報警;地鐵;處理器;傳感器

目前，越來(lái)越多的一、二線(xiàn)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(xiàn)路。隨著(zhù)地鐵線(xiàn)路的不斷增加，對地鐵自動(dòng)化運營(yíng)和集中管理的要求也越來(lái)越多，尤其是在地鐵的控制中心，需要對多條地鐵線(xiàn)路進(jìn)行集中調度和管理，如果僅靠管理制度，人為提醒很難對一些緊急事態(tài)進(jìn)行集中管控。

為方便地鐵控制中心的調度人員對緊急事故，如火災、調度故障等進(jìn)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地鐵公司的運營(yíng)管理要求設定相應的報警時(shí)間問(wèn)隔，并能記錄事故處理時(shí)間，同時(shí)配置有溫度傳感器及時(shí)鐘顯示功能。

1 功能結構

事故報警處理器設置有待機、設定、報警3個(gè)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據處理顯示及鍵盤(pán)兩個(gè)部分組成，數據處理顯示包括數據處理器、存儲器、傳感器、復位電路、驅動(dòng)電路等(見(jiàn)圖1)，鍵盤(pán)由報警、設定等按鍵組成。

處理器負責實(shí)時(shí)監測鍵盤(pán)、調試等指令，并能根據具體指令，進(jìn)入相應的中斷程序，例如當監測到處于待機狀態(tài)時(shí)，處理器則通過(guò)溫度模塊，讀取傳感器的溫度數據，通過(guò)驅動(dòng)電路，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示;如處于設定狀態(tài)，則可以通過(guò)參數設定功能模塊，通過(guò)按鍵設定報警點(diǎn)次數及報警間隔;如處于報警狀態(tài)，則可以根據設定的報警參數，進(jìn)行報警和時(shí)間記錄。存儲器用來(lái)存儲設定的報警點(diǎn)、報警間隔、報警時(shí)長(cháng)等參數，防止失電、重啟等原因導致的數據丟失。調試口采用的的 RS232串口。驅動(dòng)電路包括顯示驅動(dòng)和蜂鳴器報警驅動(dòng)兩個(gè)電路。傳感器則采用單線(xiàn)接口通信的溫度傳感器。

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(guò)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(yǔ)言及匯編語(yǔ)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(kāi)銷(xiāo)低，抗干擾能力強，精度高等特點(diǎn);測溫范圍-55～+125℃，固有測溫誤差1℃;與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現微處理器與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溫度測量，空調環(huán)境控制等場(chǎng)合。

2.3 驅動(dòng)電路

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

3 軟件設計

軟件是在keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。該開(kāi)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(gè)功能強大的仿真調試器等在內的完整開(kāi)發(fā)方案的環(huán)境。為了開(kāi)發(fā)方便，便于調試，事故報警處理計時(shí)器軟件采用高效的C語(yǔ)言進(jìn)行模塊發(fā)程序開(kāi)發(fā)，其程序功能模塊主要包括報警處理、參數設定、待機狀態(tài)、數據存儲等。軟件中利用定時(shí)器及相應的中斷程序實(shí)現LED顯示和接收鍵盤(pán)命令。

3.1 主流程圖

主要程序模塊主要任務(wù)是通過(guò)對所處狀態(tài)的判斷，調用相應的功能模塊，如沒(méi)有按鍵命令，則執行待機狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度;如有按鍵命令，則首先判斷是否有報警命令，如有則執行報警處理模塊，包括在LED上報警計時(shí)及顯示;否則，則判斷是否處于設定狀態(tài)，如是，則執行參數設定模塊，并將設定的參數寫(xiě)入存儲器，否則，則繼續對按鍵進(jìn)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(guò)程中為了減少鍵盤(pán)的按鍵數量，采用組合鍵實(shí)現多種功能。報警按鈕具有如下功能，當初次按下報警按鈕時(shí)，計時(shí)器進(jìn)行

計時(shí)模式，當到達第一個(gè)設定的報警時(shí)間點(diǎn)時(shí)，計時(shí)器會(huì )閃爍，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報警聲，以此類(lèi)推直到最后一組設定的報警時(shí)間;如事故處理完成，再次按下報警按鈕，計時(shí)器則停止計時(shí)，此時(shí)LED顯示的為本次事故處理所用的時(shí)間;此時(shí)再次按下報警按鈕，計時(shí)器則退出報警狀態(tài)，進(jìn)入待機狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)溫度信息。報警處理軟件流程圖如圖4所示。

3.3 程序編寫(xiě)

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

4 結束語(yǔ)

事故報警處理器具有成本低、結構簡(jiǎn)單、測量準確、性能穩定等特點(diǎn)，另外該設備設有串行接口，為后期的功能開(kāi)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(zhù)地鐵線(xiàn)路的不斷發(fā)展，各城市的控制中心集中監管的地鐵線(xiàn)路越來(lái)越多，對緊急情況的集中管控越來(lái)越重視，因此該設備將會(huì )得到進(jìn)一步的發(fā)展和應用。