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ARM7的城市火灾报警智能监控网络

时间:2012-03-07 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:电气自动化技术网 点击:次 字体设置:
本文介绍了城市火灾报警智能监控网络的设计,以消防主机收发器为网络接点,将重点消防单位的消防主机与消防支队网络中心联接,实现对联网的消防主机24小时实时监控,达到城市消防管理智能化、网络化。详细介绍了基于ARM7嵌入式系统开发的消防主机收发器的设计与实现。

1 引言

  火灾自动报警及消防联动系统(以下简称:消防主机)现已广泛运用在各种楼宇、建筑中,并充分显示了发现火灾及时、扑灭初起火灾迅速的特点,但是各种消防主机通信协议不一致,系统误报、漏报频繁,特殊恶劣环境干扰等问题也较为突出。为进一步提高火灾探测报警系统的可靠性、降低误报率,缩短火灾探测报警时间,及时采取有效防火、灭火措施,必须建立统一的传输协议,确保不同种类、不同品牌的各种消防主机之间的可靠联接和通信,实现城市消防管理的智能化、网络化,构造一种全新的“以防为主,防消结合”的现代化消防管理、指挥机制。

  (省级)城市火灾自动报警智能监控网络由通信平台和业务处理两大部分组成。系统通信主要在各重点消防单位消防主机与消防主机收发器之间、消防主机收发器与(市级)消防支队网络中心之间、各消防支队网络中心与(省级)消防总队网络中心之间进行,为满足系统24小时在线的要求,通信方式采用的是宽带;系统中的业务处理分三个层次进行,即重点消防单位、消防支队、消防总队,这三个层次构成一个完整的有机体,系统结构示意如图1所示。

2 消防主机收发器的总体设计

  2.1 功能概述

  如图1所示,城市消防火灾自动报警监控与保障网络系统以自主开发的消防主机收发器为网络接点,通过宽带将重点消防单位的消防主机与消防支队网络中心联接,实现对联网的消防主机24小时实时监控。

  消防主机收发器由一块嵌入式开发板和相应软件构成,开发板通过串口与消防主机联接,采集消防主机发送的数据信息并进行数据格式的转换,以宽带方式将信息上传至消防支队网络中心。

 

城市消防火灾自动报警监控与保障网络系统结构示意图

图1 (省级)城市消防火灾自动报警监控与保障网络系统结构示意图

 

  2.2 开发平台选择[1][2]

  ⑴ 硬件平台

  每一台消防主机收发器的硬件部分包括:北京博创UP-NETARM300开发板一块(采用ARM架构的三星S3C44B0X 32位处理器,主时钟频率60MHz,内置8K高速缓存、16MFlash,有两个串口、一个USB接口、一个仿真器接口)、9吋灰度液晶屏一块、USB 联接电缆一条、 JTAG 仿真器一个、PC 机并口延长电缆一条、RS-232串口通信线一条和网线一根。

  ⑵ 软件平台

  软件开发平台选用嵌入式实时操作系统μC/OS-II、ARM JTAG仿真器UARMJtag 1.5、 ARM SDT(Software Development Kit)2.5.1编译器、USB通信程序ArmDvk、代码查看器 Source Insight 3.0和串口调试工具sscomv2.0。

  μC/OS-II[3]是一种开放源代码的实时嵌入式操作系统,是一个可移植、可裁剪、占先式多任务的操作系统,已被应用到多种微处理器上。

  UARMJtag 1.5,也称JTAG调试器,是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。它通过现有的JTAG边界扫描口与ARM CPU核进行通信,无需目标存储器,不占用目标系统的任何端口。

  SDT是ARM公司为方便用户在ARM芯片上进行应用软件的开发而推出的一整套开发工具。它集成快速指令集模拟器,提供ANSI C、 C++、Embedded C函数库,所有库均以“.lib”形式提供。

  ArmDvk将编译好的程序通过USB口将程序传送到收发器的Flash上,即将System.bin文件复制到开发板上。

  Source Insight 3.0提供的界面非常友好,易于操作,不同的变量采用不同的颜色。

  sscomv2.0用来设置串口的一些相关的参数,当出现错误时不需要重新启动开发板。

  2.3 工作原理

  消防主机收发器与支队之间以宽带方式进行通信,消防主机收发器IP号由消防支队网络中心统一分配,第一次使用时人工设置。

  消防主机收发器工作原理如图2所示。消防主机将探测的火警、故障(某些消防主机发握手信号)等运行状态发送到消防主机收发器,消防主机收发器通过 RS-232或RS-485按特定的消防主机串行通信协议接收,快速、准确地对收到的信息进行解析、筛选,最后转换成符合国家公安部行业标准《火灾自动报警系统监控网络通信协议》(送审稿)的信息帧,上传至消防支队网络中心的消息接收服务器。

 

消防主机收发器工作原理图

图2 消防主机收发器工作原理图

 

3 消防主机收发器软件设计

  消防主机收发器由以下五个功能模块组成:

 


图3 信息识别与转换模块工作流程

 

  ⑴ 消防主机信息接收模块:接收消防主机发出的信息。

  ⑵ 信息代码识别与转换模块:由于存在几百种协议不同的消防主机,且数据格式各不相同,而最终要以统一的格式送达消防支队网络中心,所以,必须识别出收到的消防主机信息,并将其转换为统一的数据格式。

  ⑶ 信息筛选模块:某些消防主机存在这样的问题:一旦报警,便不停顿地发送信息。针对这种情况,消防主机收发器每发送一次数据,就将其后2分钟内的重复信息加以屏蔽。

  ⑷ 信息上传模块:将经过处理的消防主机报警信息或故障信息上传至消防支队网络中心的消息接收服务器。

  ⑸ 查岗信息接收模块:接收消防支队网络中心发来的查岗信息,并发出信号(发声并亮灯),以告知值班人员,等待值班人员应答。

  不同种类的消防主机通信协议不一致,每一种消防主机对应一种消防主机收发器。下面以北京狮岛SD2100为例,介绍信息代码识别与转换模块的设计与实现。

  在消防主机信息接收模块中,根据消防主机的发送机制,建立了一个数据帧缓冲池,信息代码识别与转换模块完成从缓冲池中取出一帧数据,进行解析后将其转换成统一信息帧,工作流程如图3所示。

  主要数据结构定义如下:

  
  

4 结束语

  目前,已成功地通过自主开发的基于嵌入式技术的消防主机收发器,将北京狮岛SD2100、无锡中策YZ800、上海能美JB—R21三种消防主机接入城市消防自动报警监控网络,运行状况良好,简化了报警环节,实现了早期预警、自动报警,为全面建立城市消防自动报警智能监控网络奠定了良好基础。

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