為解決城市消防系統(tǒng)中存在的信息源分散,、檢修難度大、成本高,、缺乏有效監(jiān)控手段等問題[1],，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于S3C6410的嵌入式智能泵組控制器,。該控制器具備了對泵組的信息采集、通過網(wǎng)絡(luò)實時傳輸狀態(tài)報告,、自動故障診斷,、記錄工作時間和異常報警等功能，實現(xiàn)了泵組的統(tǒng)一管理和分層監(jiān)控,，提高了檢修效率,，降低了人工維護成本，增強了消防系統(tǒng)的可靠性和安全性,。

1 泵組系統(tǒng)設(shè)計
    泵組控制器組網(wǎng)系統(tǒng)如圖1所示,。泵生產(chǎn)商通過泵組總監(jiān)控端可以實時監(jiān)控和查詢該公司銷售的泵組信息，包括泵組運作時間,、最近的檢測結(jié)果,、報警狀態(tài)等，方便對泵組進行跟蹤,。一旦收到異常報警,，通過泵組數(shù)據(jù)庫可以查詢到泵組的所屬用戶信息、地理位置等,，以便及時通知用戶進行處理,。泵組控制器通過socket接口連接服務(wù)器，可以實時傳送泵組狀態(tài),、報警等信息給總監(jiān)控端,。

    用戶消防控制中心通過用戶監(jiān)控端socket接口連接泵控制器，獲取所管轄區(qū)域內(nèi)的所有泵組信息進行實時監(jiān)控,，及時處理泵組控制器的反饋信息,，迅速地對泵組實施人為操控、觸發(fā)檢測等操作,，實現(xiàn)遠程統(tǒng)一監(jiān)控和管理,。
2 硬件設(shè)計
    圖2為目前建筑物中部署的典型消防系統(tǒng)，高壓泵和穩(wěn)壓泵用于對水管施壓,，其區(qū)別在于水管所施加的最大壓力值不同,。測試電動閥的閥門角度是可以控制的，用于調(diào)節(jié)水管的流量,。消防系統(tǒng)涉及的器件都需進行硬件設(shè)計,。

    泵組控制器的硬件設(shè)計框架如圖3所示。其核心采用基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的S3C6410處理器,，采用64/32 bit內(nèi)部總線架構(gòu),，具有豐富的接口資源可供外圍設(shè)備連接，不僅功耗低而且處理性能強大,。LCD采用群創(chuàng)7英寸的AT070TN83觸摸屏,，外接SD Card用于保存自檢結(jié)果文件,。
    核心模塊使用GPIO連接繼電器，通過控制管腳的高/低電平實現(xiàn)高壓泵,、穩(wěn)壓泵,、電磁閥、出水閥設(shè)備的開/關(guān)狀態(tài),。設(shè)計采用固態(tài)繼電器SSR-220D3L,，其具有壽命長、無電磁干擾,、開關(guān)速度快,、抗干擾能力強等特點，能以微小的控制信號直接驅(qū)動大電流負載,。

    液位計通過連接2個GPIO口來表示液位的3種狀態(tài)：0x00表示中間水位,，0x10表示上限水位，0x01表示下限水位,。
    壓力計,、流量計和測試閥的輸出信號都是4 mA～20 mA的電流，采用250 ?贅的采樣電阻,，用LM2904進行隔離后再進行電壓信號轉(zhuǎn)換,。設(shè)計選用的A/D轉(zhuǎn)換器為ADS7844，它是一種高性能,、寬電壓,、低功耗的12 bit串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，共有8個模擬輸入端,，軟件編程為8通道單端輸入,。
    測試閥的輸入為4 mA～20 mA的電流信號，設(shè)計選用DAC7311把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,，再通過AM422電壓/電流轉(zhuǎn)換接口電路轉(zhuǎn)換為電流信號,，實現(xiàn)閥門的角度設(shè)置。DAC7311芯片是一個12 bit,、低功率,、單通道、電壓輸出的數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片,，采用通用的三線串行接口與核心板SPI口連接,。
3 軟件設(shè)計
    軟件平臺采用Linux-2.6.38內(nèi)核，并移植Qt-4.7和sqlite-3.5.7數(shù)據(jù)庫,。泵控制器的實現(xiàn)功能主要包含自檢,、穩(wěn)壓、水箱液位控制和統(tǒng)計四大功能。采用多線程編程方式,，界面設(shè)計采用Qt實現(xiàn)，提供消防系統(tǒng)各設(shè)備的實時狀態(tài)顯示,、人為操控,。移植嵌入式數(shù)據(jù)庫sqlite來保存用戶數(shù)據(jù)信息、設(shè)備統(tǒng)計信息,、自檢結(jié)果等,，以提高數(shù)據(jù)操作效率和安全性。
3.1 泵組自檢功能
    圖2中如果關(guān)閉出水電動閥,、打開測試電動閥,，消防系統(tǒng)就可成為閉環(huán)的自檢測試系統(tǒng)。自檢觸發(fā)可分為泵控制器根據(jù)設(shè)定的自檢周期觸發(fā)和人為觸發(fā)兩種,。自檢開始前需關(guān)閉出水閥,，使消防系統(tǒng)成為一個內(nèi)循環(huán)的系統(tǒng)，通過打開測試閥使水管內(nèi)水壓減小,，達到泄壓目的,。自檢開始后逐個開啟消防系統(tǒng)中的穩(wěn)壓泵、高壓泵,，檢測在一定時間內(nèi)能否恢復水管內(nèi)的水壓或達到預期值,，從而判斷消防泵是否工作正常。如遇異常,，則會觸發(fā)本地報警,，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報警消息至用戶和泵生產(chǎn)商監(jiān)控端，以提醒用戶進行及時檢修,。自檢結(jié)束后,，把自檢日期、設(shè)備狀態(tài),、總運行時間保存至本地數(shù)據(jù)庫,，并且傳送至用戶和泵生產(chǎn)商監(jiān)控端以供查閱。消防泵自檢流程如圖4所示,。

3.2 穩(wěn)壓功能
    泵控制器實時監(jiān)測水管內(nèi)水壓,。正常情況下系統(tǒng)水管內(nèi)的壓力能自動維持在1 MPa～1.2 MPa之間，一旦檢測到水壓低于正常值范圍,，則會開啟穩(wěn)壓功能,，其穩(wěn)壓流程如圖5所示。

    在穩(wěn)壓過程中,，出水電動閥屬于常開狀態(tài),，而測試閥是常關(guān)狀態(tài)。實時檢測壓力傳感器的值，一旦檢測到低于1 MPa即報警,，并啟動穩(wěn)壓主,、備泵。一段時間后如還達不到1 MPa,，則關(guān)閉穩(wěn)壓泵,，開啟高壓泵并報警。如果高壓泵開啟后一定時間內(nèi)流量達不到閾值,，則認為水管破裂,，發(fā)送報警消息；否則認為發(fā)生火災而進入滅火流程,，繼續(xù)開啟高壓泵,，直到壓力和流量達到滅火要求值。
3.3 水箱液位控制功能
    控制水箱液位保持在上限液位狀態(tài),，如高于上限液位狀態(tài)則關(guān)閉進水閥門,；低于上限液位則打開進水閥以增加水箱水量；一旦低于下限液位,，如果有穩(wěn)壓泵或高壓泵處于工作狀態(tài),，則需關(guān)閉。泵組控制器實時讀取液位計的值在液晶屏顯示,，并發(fā)送到用戶和泵生產(chǎn)商監(jiān)控端,。
3.4 統(tǒng)計功能
    泵控制器能夠?qū)崟r讀取系統(tǒng)中各設(shè)備的狀態(tài)并顯示在觸摸屏上。將泵組的總運行時間,、自檢結(jié)果等信息保存到本地數(shù)據(jù)庫并及時上報,，以供用戶和泵生產(chǎn)商查閱。
    需要注意的是,，人機界面的設(shè)計過程中不僅要考慮功能的完整性,，也要考慮界面的友好型和美觀性[2]。在本設(shè)計中采用如下的方法來美化界面：選用客戶評價度高的Motif控件風格,；使用QLayout,、QSizePolicy類等對控件在布局系統(tǒng)中進行拉伸或壓縮；使用qss文件調(diào)整窗口的背景,、繪制控件的形狀等,。
    基于網(wǎng)絡(luò)平臺的泵組控制器實現(xiàn)了消防系統(tǒng)的遠程狀態(tài)監(jiān)控，可以實時收集消防系統(tǒng)的各設(shè)備狀態(tài)并傳遞給監(jiān)控中心,，使用戶能根據(jù)反饋的信息及時掌握消防系統(tǒng)的工作狀態(tài),，并對出現(xiàn)的各種故障進行排除，提高了設(shè)備管理人員的檢修效率,，增強了消防系統(tǒng)的可靠性和安全性,。同時給泵生產(chǎn)商對所銷售的泵進行生命周期跟蹤提供了手段。該系統(tǒng)已在寧波某泵生產(chǎn)公司應(yīng)用，效果良好,。
參考文獻
[1] 吳蓉.采用信息融合技術(shù)的消防報警系統(tǒng)[J].電訊技術(shù),，2004(4)：175.
[2] 于幫偉，鄧華秋.基于Qt/Embedded的嵌入式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)控制界面的實現(xiàn)[J].電視技術(shù),，2011,，35(24)：24.