事故報警處理器的設計及實現(xiàn)

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。

關鍵詞：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問隔，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 功能結構

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。

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。

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。

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)。

4 結束語

事故報警處理器具有成本低、結構簡單、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。