事故报警处理器的设计及实现

赵学举，竺方辉

（1.国电南瑞科技股份有限公司 江苏 南京210061；2.宁波市轨道交通集团有限公司 浙江 宁波315010）

事故报警处理器的设计及实现

赵学举1，竺方辉2

（1.国电南瑞科技股份有限公司 江苏 南京210061；2.宁波市轨道交通集团有限公司 浙江 宁波315010）

基于增强对地铁控制中心事故报警事件的处理，采用了事故报警处理器，实时显示室内温度，设定报警间隔，并记录报警时间，为不同的报警时段采取相应的应急措施提供了依据；进行了事故报警处理器的软、硬件设计，分别给出了该设备的硬件选型、软件流程图和部分源代码；该设备在地铁控制中心的投入使用，优化了应急事件处理机制，提高了近四分之一的事故处理效率。

事故报警；地铁；处理器；传感器

目前，越来越多的一、二线城市在兴建地铁，例如北京、上海、南京等很多城市都拥有多条地铁线路。随着地铁线路的不断增加，对地铁自动化运营和集中管理的要求也越来越多，尤其是在地铁的控制中心，需要对多条地铁线路进行集中调度和管理，如果仅靠管理制度，人为提醒很难对一些紧急事态进行集中管控。

为方便地铁控制中心的调度人员对紧急事故，如火灾、调度故障等进行安全、可靠的处理，南京地铁在其控制中心，设置了事故报警处理器。该报警处理器能够依据地铁公司的运营管理要求设定相应的报警时间间隔，并能记录事故处理时间，同时配置有温度传感器及时钟显示功能。

1 功能结构

事故报警处理器设置有待机、设定、报警3个功能状态，其中报警状态具有最高优先级。事故报警处理器主要由数据处理显示及键盘两个部分组成，数据处理显示包括数据处理器、存储器、传感器、复位电路、驱动电路等（见图1），键盘由报警、设定等按键组成。

处理器负责实时监测键盘、调试等指令，并能根据具体指令，进入相应的中断程序，例如当监测到处于待机状态时，处理器则通过温度模块，读取传感器的温度数据，通过驱动电路，发送给显示单元进行显示；如处于设定状态，则可以通过参数设定功能模块，通过按键设定报警点次数及报警间隔；如处于报警状态，则可以根据设定的报警参数，进行报警和时间记录。存储器用来存储设定的报警点、报警间隔、报警时长等参数，防止失电、重启等原因导致的数据丢失。调试口采用的的RS232串口。驱动电路包括显示驱动和蜂鸣器报警驱动两个电路。传感器则采用单线接口通信的温度传感器。

图1 结构图Fig.1 Structure diagram

2 硬件设计

2.1 处理器

处理器采用的高可靠性、高性能比的P89C51单片机。其含有非易失FLASH、并行可编程的程序储存器，通过引导装载器串行编程；采用CMOS工艺的8为微控制器，与80C51指令相同，可采用C语言及汇编语言编程，可移植性强。

2.2 传感器

传感器选用的是DS18B20温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高等特点；测温范围－55～+125℃，固有测温误差1℃；与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；使用中不需要任何外围元件，工作电源在 3.0~5.5V/DC。其已经被广泛用于建筑物内温度测量，空调环境控制等场合。

2.3 驱动电路

驱动电路包括显示和蜂鸣器两种驱动电路。由于计时处理器放置在控制中心后面的墙上，距离调度台较远，因此显示部分采用的是8英寸共阳极LED数码管，但需要较强的驱动电路，考虑到这些因素，选用2个高电压大电流的八达林顿晶体管陈列的驱动器芯片。蜂鸣器则采用通用的驱动电路。硬件电路如图2所示。

图2 硬件电路Fig.2 Hardware circuit

3 软件设计

软件是在keil C51集成开发环境下进行开发的。该开发环境提供了提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案的环境。为了开发方便，便于调试，事故报警处理计时器软件采用高效的C语言进行模块发程序开发，其程序功能模块主要包括报警处理、参数设定、待机状态、数据存储等。软件中利用定时器及相应的中断程序实现LED显示和接收键盘命令。

3.1 主流程图

主要程序模块主要任务是通过对所处状态的判断，调用相应的功能模块，如没有按键命令，则执行待机状态，显示实时的环境温度；如有按键命令，则首先判断是否有报警命令，如有则执行报警处理模块，包括在LED上报警计时及显示；否则，则判断是否处于设定状态，如是，则执行参数设定模块，并将设定的参数写入存储器，否则，则继续对按键进行扫描。如图3所示。

3.2 报警处理

报警命令在功能模块中具有最高优先级，在设计过程中为了减少键盘的按键数量，采用组合键实现多种功能。报警按钮具有如下功能，当初次按下报警按钮时，计时器进行计时模式，当到达第一个设定的报警时间点时，计时器会闪烁，同时蜂鸣器发出报警声，以此类推直到最后一组设定的报警时间；如事故处理完成，再次按下报警按钮，计时器则停止计时，此时LED显示的为本次事故处理所用的时间；此时再次按下报警按钮，计时器则退出报警状态，进入待机状态，显示实时温度信息。报警处理软件流程图如图4所示。

图3 主程序流程图Fig.3 Flow chart of the main software

图4 报警流程Fig.4 Flow chart of the alarm

3.3 程序编写

软件是处理器的控制核心，直接影响到设备功能的实现。本设备的软件采用模块化设计，每个功能模块都分别先进行编写、验证，最后集中编译、调试。下面给出了主函数的部分源代码（如图5所示）。

图5 主函数代码Fig.5 The main function of the code

4 结束语

事故报警处理器具有成本低、结构简单、测量准确、性能稳定等特点，另外该设备设有串行接口，为后期的功能开发预留了通信接口。目前在南京地铁控制中心运行良好，在多次应急事故处理中发挥了作用。相信，随着地铁线路的不断发展，各城市的控制中心集中监管的地铁线路越来越多，对紧急情况的集中管控越来越重视，因此该设备将会得到进一步的发展和应用。

[1]何立民.单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993.

[2]GB50490-2009城市轨道交通技术规范[S].北京：北京中国建筑工业出版社，2009.

[3]王士元.C高级实用程序设计[M].北京:清华大学出版社,1998.

[4]Michael D.Ciletti.Advanced Digital Design With the Verilog HDL[M].北京：电子工业出版社,2004.

[5]李平等.单片机入门与开发[M].北京：机械工业出版社，2008.

[6]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，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 稿件编号：201408142

赵学举(1982—)，男，江苏连云港人，硕士，工程师。研究方向：城市轨道交通，电力电子与电力传动。