趙學(xué)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(tuán)有限公司 浙江 寧波315010）

事故報(bào)警處理器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

趙學(xué)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(tuán)有限公司 浙江 寧波315010）

基于增強(qiáng)對(duì)地鐵控制中心事故報(bào)警事件的處理，采用了事故報(bào)警處理器，實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)溫度，設(shè)定報(bào)警間隔，并記錄報(bào)警時(shí)間，為不同的報(bào)警時(shí)段采取相應(yīng)的應(yīng)急措施提供了依據(jù)；進(jìn)行了事故報(bào)警處理器的軟、硬件設(shè)計(jì)，分別給出了該設(shè)備的硬件選型、軟件流程圖和部分源代碼；該設(shè)備在地鐵控制中心的投入使用，優(yōu)化了應(yīng)急事件處理機(jī)制，提高了近四分之一的事故處理效率。

事故報(bào)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(duì)地鐵自動(dòng)化運(yùn)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(duì)多條地鐵線路進(jìn)行集中調(diào)度和管理，如果僅靠管理制度，人為提醒很難對(duì)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(diào)度人員對(duì)緊急事故，如火災(zāi)、調(diào)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(shè)置了事故報(bào)警處理器。該報(bào)警處理器能夠依據(jù)地鐵公司的運(yùn)營管理要求設(shè)定相應(yīng)的報(bào)警時(shí)間間隔，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(jié)構(gòu)

事故報(bào)警處理器設(shè)置有待機(jī)、設(shè)定、報(bào)警3個(gè)功能狀態(tài)，其中報(bào)警狀態(tài)具有最高優(yōu)先級(jí)。事故報(bào)警處理器主要由數(shù)據(jù)處理顯示及鍵盤兩個(gè)部分組成，數(shù)據(jù)處理顯示包括數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器、傳感器、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路等（見圖1），鍵盤由報(bào)警、設(shè)定等按鍵組成。

處理器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍵盤、調(diào)試等指令，并能根據(jù)具體指令，進(jìn)入相應(yīng)的中斷程序，例如當(dāng)監(jiān)測(cè)到處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，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(dòng)電路，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示；如處于設(shè)定狀態(tài)，則可以通過參數(shù)設(shè)定功能模塊，通過按鍵設(shè)定報(bào)警點(diǎn)次數(shù)及報(bào)警間隔；如處于報(bào)警狀態(tài)，則可以根據(jù)設(shè)定的報(bào)警參數(shù)，進(jìn)行報(bào)警和時(shí)間記錄。存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)設(shè)定的報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警間隔、報(bào)警時(shí)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(dòng)電路包括顯示驅(qū)動(dòng)和蜂鳴器報(bào)警驅(qū)動(dòng)兩個(gè)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(shè)計(jì)

2.1 處理器

處理器采用的高可靠性、高性能比的P89C51單片機(jī)。其含有非易失FLASH、并行可編程的程序儲(chǔ)存器，通過引導(dǎo)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(qiáng)。

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(qiáng)，精度高等特點(diǎn)；測(cè)溫范圍－55～+125℃，固有測(cè)溫誤差1℃；與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)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(cè)量，空調(diào)環(huán)境控制等場(chǎng)合。

2.3 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路包括顯示和蜂鳴器兩種驅(qū)動(dòng)電路。由于計(jì)時(shí)處理器放置在控制中心后面的墻上，距離調(diào)度臺(tái)較遠(yuǎn)，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(qiáng)的驅(qū)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(dá)林頓晶體管陳列的驅(qū)動(dòng)器芯片。蜂鳴器則采用通用的驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)

軟件是在keil C51集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)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(gè)功能強(qiáng)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(bào)警處理計(jì)時(shí)器軟件采用高效的C語言進(jìn)行模塊發(fā)程序開發(fā)，其程序功能模塊主要包括報(bào)警處理、參數(shù)設(shè)定、待機(jī)狀態(tài)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。軟件中利用定時(shí)器及相應(yīng)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(wù)是通過對(duì)所處狀態(tài)的判斷，調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，如沒有按鍵命令，則執(zhí)行待機(jī)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(bào)警命令，如有則執(zhí)行報(bào)警處理模塊，包括在LED上報(bào)警計(jì)時(shí)及顯示；否則，則判斷是否處于設(shè)定狀態(tài)，如是，則執(zhí)行參數(shù)設(shè)定模塊，并將設(shè)定的參數(shù)寫入存儲(chǔ)器，否則，則繼續(xù)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描。如圖3所示。

3.2 報(bào)警處理

報(bào)警命令在功能模塊中具有最高優(yōu)先級(jí)，在設(shè)計(jì)過程中為了減少鍵盤的按鍵數(shù)量，采用組合鍵實(shí)現(xiàn)多種功能。報(bào)警按鈕具有如下功能，當(dāng)初次按下報(bào)警按鈕時(shí)，計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)模式，當(dāng)?shù)竭_(dá)第一個(gè)設(shè)定的報(bào)警時(shí)間點(diǎn)時(shí)，計(jì)時(shí)器會(huì)閃爍，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，以此類推直到最后一組設(shè)定的報(bào)警時(shí)間；如事故處理完成，再次按下報(bào)警按鈕，計(jì)時(shí)器則停止計(jì)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(bào)警按鈕，計(jì)時(shí)器則退出報(bào)警狀態(tài)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)溫度信息。報(bào)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(bào)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(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)備的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)功能模塊都分別先進(jìn)行編寫、驗(yàn)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(bào)警處理器具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，另外該設(shè)備設(shè)有串行接口，為后期的功能開發(fā)預(yù)留了通信接口。目前在南京地鐵控制中心運(yùn)行良好，在多次應(yīng)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(duì)緊急情況的集中管控越來越重視，因此該設(shè)備將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

[1]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)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.

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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(hào)：201408142

趙學(xué)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(dòng)。