摘 要：針對地鐵檢修過程中，存在威脅人身安全的安全隱患。本文對安全隱患進行分析、探討。并提出相應(yīng)的解決方案，試圖從技術(shù)層面徹底解決該問題，設(shè)計了一套檢修作業(yè)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STM32控制為核心，身份識別、進出檢測為主要檢測裝置，對作業(yè)人員的作業(yè)動態(tài)進行實時監(jiān)管，當(dāng)作業(yè)平臺存在作業(yè)人員時報警提示，防止疏忽而造成的觸電事故，同時該系統(tǒng)還能夠?qū)θ藛T身份進行識別，防止因意外闖入而造成觸電的隱患。

關(guān)鍵詞：地鐵檢修;STM32;身份識別;進出檢測

引言

地鐵日常故障處理及修程中需要檢修人員登頂三層平臺進行作業(yè)，大多數(shù)地鐵公司采用受電弓的方式進行供電如南京地鐵、濟南地鐵等，受電弓在該平臺，如果人員管理不到位，則可能造成人員觸電的風(fēng)險[1]。各地鐵公司雖然制定了嚴謹且詳細的管理措施，流程上雖一定程度上減少了風(fēng)險隱患，但降低了作業(yè)效率增加了人員負擔(dān)，同時仍存在受電弓已供電人員未撤離的風(fēng)險隱患[2]，因此，設(shè)計一套具備人員身份識別、出入檢測、緊急報警的檢修作業(yè)輔助管理系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 裝置整體設(shè)計

檢修管理系統(tǒng)包括主處理器、傳感器模塊、電源模塊、顯示模塊、報警模塊等部分組成，其中傳感器模塊包括紅外模塊和射頻卡模塊，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主處理器采用ARM構(gòu)架的M3系利芯片STM32F103RCT6，該芯片具備高性能、低功耗能夠滿足設(shè)計要求，采用射頻卡模塊采集人員身份核實進入權(quán)限;采用紅外傳感器對人員的出入狀態(tài)進行實時監(jiān)測，進入三層平臺時若多人采用一張射頻卡進入品臺系統(tǒng)進行提示并將信息反饋到調(diào)度組但不報警;撤離作業(yè)平臺時，首先查看進入人員數(shù)量是否與撤離人員數(shù)量相同，人數(shù)不相等時直接進行聲光報警謹防人員進行合閘操作，試圖從技術(shù)層面上剞劂人身安全問題。

2 硬件部分設(shè)計

2.1傳感器模塊設(shè)計

射頻卡模塊采用RC522，該芯片應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通訊的讀寫芯片，該模塊廣泛應(yīng)用于圖書館管理、門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。該模塊采用SPI與ST2M32通訊，使用SPI通訊時，STM32僅使用4個普通I/O口即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入與讀取[4，5]，本文中使用端口為PA0、PA1、PA4及PA12。紅外傳感器其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，有一個紅外發(fā)射裝置和一個紅外接受裝置，當(dāng)遇到障礙物時接受裝置反饋高電平信號，當(dāng)無遮擋物時接受裝置反饋低電平信號，通過多組傳感器檢測人員的進出狀態(tài)，本文使用PA8、PA9、PA11、PA14端口的紅外檢測裝置作為人員進入檢測，使用PC11、PC12、PD2、PA15端口的紅外檢測裝置作為人員撤離檢測。

2.2 顯示模塊及報警模塊電路設(shè)計

顯示模塊采用2.8英寸TFTLCD屏幕，該塊屏幕同時具備電阻觸屏功能，能夠在原有界面中直接開發(fā)管理模式，無需增添按鍵模塊，為用戶的二次開發(fā)提供了硬件基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)傳輸采用并口方式，該方式能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實時刷新不存在延時現(xiàn)象，但占用STM32的I/O口較多。

2.3報警模塊

報警模塊的主體是有源蜂鳴器，通過聲音的方式進行報警提示，該模塊不能采用STM32的I/O口直接進行驅(qū)動，需要設(shè)計相應(yīng)的外圍電路。本文中使用三極管開關(guān)電路進行驅(qū)動。報警時采用高亮LED進行配合，以此警示合閘人員不允許合閘（作業(yè)人員未撤離現(xiàn)場）。同時，利用作業(yè)人員進入?yún)^(qū)間和撤離區(qū)間的時差，完成作業(yè)時長統(tǒng)計。

3 軟件部分設(shè)計

3.1檢測及報警程序設(shè)計

系統(tǒng)采用STM32來進行設(shè)計，軟件部分采用Keil Uvision5進行開發(fā)，檢測模塊使用射頻卡及紅外傳感器，系統(tǒng)首先對各部分使用引腳進行初始化，后對人員身份進行認證，認證通過后允許人員通過，認證通過后對人員進出狀態(tài)進行判定，當(dāng)撤離人員少于進入人員時系統(tǒng)自動進行提醒，其軟件流程圖如下圖2所示。

3.2顯示模塊程序設(shè)計

系統(tǒng)采用TFTLCD作為顯示模塊，該LCD驅(qū)動程序與普通LCD驅(qū)動程序基本相同，但由于TFTLCD包含紅、藍、綠、棕、灰等顏色種類，因而程序執(zhí)行中首先對顏色進行設(shè)置，該模塊不具有漢字字庫，因而通過設(shè)計漢字字庫的方式顯示漢字顯示。

4 功能測試

完成硬件搭建和程序設(shè)計后，對裝置進行測試，首先模擬列車以掛好接地線（屏幕顯示接地桿已落下），對射頻卡身份識別和人員出入狀態(tài)分別進行測試，經(jīng)測試射頻卡模塊能夠準(zhǔn)確判斷出人員身份，紅外模塊能夠識別出人員進出狀態(tài)，符合預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，實物測試如圖3所示。

參考文獻：

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[5]劉燕紅，儲曉華. 基于STM32的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（7）：25-27.

[6]楊晶晶. 基于STM32的智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計[D].唐山：華北理工大學(xué)，2019.

作者簡介：

孫騰飛（1985.11—），男，漢族，山東青島，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：檢測與監(jiān)控技術(shù)。