摘 要：針對(duì)地鐵檢修過程中，存在威脅人身安全的安全隱患。本文對(duì)安全隱患進(jìn)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(jì)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(shí)別、進(jìn)出檢測(cè)為主要檢測(cè)裝置，對(duì)作業(yè)人員的作業(yè)動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，當(dāng)作業(yè)平臺(tái)存在作業(yè)人員時(shí)報(bào)警提示，防止疏忽而造成的觸電事故，同時(shí)該系統(tǒng)還能夠?qū)θ藛T身份進(jìn)行識(shí)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(shí)別;進(jìn)出檢測(cè)

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(tái)進(jìn)行作業(yè)，大多數(shù)地鐵公司采用受電弓的方式進(jìn)行供電如南京地鐵、濟(jì)南地鐵等，受電弓在該平臺(tái)，如果人員管理不到位，則可能造成人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)[1]。各地鐵公司雖然制定了嚴(yán)謹(jǐn)且詳細(xì)的管理措施，流程上雖一定程度上減少了風(fēng)險(xiǎn)隱患，但降低了作業(yè)效率增加了人員負(fù)擔(dān)，同時(shí)仍存在受電弓已供電人員未撤離的風(fēng)險(xiǎn)隱患[2]，因此，設(shè)計(jì)一套具備人員身份識(shí)別、出入檢測(cè)、緊急報(bào)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(jì)

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(bào)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(jì)要求，采用射頻卡模塊采集人員身份核實(shí)進(jìn)入權(quán)限;采用紅外傳感器對(duì)人員的出入狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)入三層平臺(tái)時(shí)若多人采用一張射頻卡進(jìn)入品臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行提示并將信息反饋到調(diào)度組但不報(bào)警;撤離作業(yè)平臺(tái)時(shí)，首先查看進(jìn)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(shí)直接進(jìn)行聲光報(bào)警謹(jǐn)防人員進(jìn)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(jì)

2.1傳感器模塊設(shè)計(jì)

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(shí)，STM32僅使用4個(gè)普通I/O口即可實(shí)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(jiǎn)單，有一個(gè)紅外發(fā)射裝置和一個(gè)紅外接受裝置，當(dāng)遇到障礙物時(shí)接受裝置反饋高電平信號(hào)，當(dāng)無(wú)遮擋物時(shí)接受裝置反饋低電平信號(hào)，通過多組傳感器檢測(cè)人員的進(jìn)出狀態(tài)，本文使用PA8、PA9、PA11、PA14端口的紅外檢測(cè)裝置作為人員進(jìn)入檢測(cè)，使用PC11、PC12、PD2、PA15端口的紅外檢測(cè)裝置作為人員撤離檢測(cè)。

2.2 顯示模塊及報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)

顯示模塊采用2.8英寸TFTLCD屏幕，該塊屏幕同時(shí)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(wú)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(shí)時(shí)刷新不存在延時(shí)現(xiàn)象，但占用STM32的I/O口較多。

2.3報(bào)警模塊

報(bào)警模塊的主體是有源蜂鳴器，通過聲音的方式進(jìn)行報(bào)警提示，該模塊不能采用STM32的I/O口直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。本文中使用三極管開關(guān)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。報(bào)警時(shí)采用高亮LED進(jìn)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(chǎng)）。同時(shí)，利用作業(yè)人員進(jìn)入?yún)^(qū)間和撤離區(qū)間的時(shí)差，完成作業(yè)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

3.1檢測(cè)及報(bào)警程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用STM32來進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件部分采用Keil Uvision5進(jìn)行開發(fā)，檢測(cè)模塊使用射頻卡及紅外傳感器，系統(tǒng)首先對(duì)各部分使用引腳進(jìn)行初始化，后對(duì)人員身份進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過后允許人員通過，認(rèn)證通過后對(duì)人員進(jìn)出狀態(tài)進(jìn)行判定，當(dāng)撤離人員少于進(jìn)入人員時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)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(jì)

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

4 功能測(cè)試

完成硬件搭建和程序設(shè)計(jì)后，對(duì)裝置進(jìn)行測(cè)試，首先模擬列車以掛好接地線（屏幕顯示接地桿已落下），對(duì)射頻卡身份識(shí)別和人員出入狀態(tài)分別進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)測(cè)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(shí)別出人員進(jìn)出狀態(tài)，符合預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)物測(cè)試如圖3所示。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)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(cè)與監(jiān)控技術(shù)。