嵌入式工控機在火災報警系統中的應用
一、概述
隨著城市建設和經濟建設的發展，越來越多的高層建筑和公共活動場所呈現在人們眼前。隨之而來，火災隱患增加，每年的火警有數萬起之多，特重大火災時有發生。這不僅給國家財產和公民生命財產帶來重大損失，也在一定程度上影響了國家的經濟建設和社會穩定。因此，對以預防為主的火災自動報警控制系統提出了更高、更新的要求。
目前市場上的絕大多數火災自動報警控制器，其中心處理單元均采用單片機控制，單片機以其價格的絕對優勢，加之硬件簡單，便于維修等被廣泛應用，可謂物美價廉。但隨著系統容量的增加，單片機的處理速度及容量顯示不夠，對于復雜系統的軟件編程繁瑣、操作不便，尤其要進行報警平面圖的顯示時，這種控制器無法實現，必須要配一臺計算機，由此以工控機作為中央處理器的控制器應運而生，它以中文Windows2000作為操作平臺，采用高級語言編程，使得控制器具有良好的界面和更好的兼容性，克服了上述不足，其容量大，功能更強，能很好地適應市場需求。
二．系統結構
其系統結構圖如圖1所示。
三、硬件設計
1.中央處理器
該系統的中央處理器基本配置要求：低功耗超極酷睿4代移動處理器、板載內存4G、板載硬盤32G、顯存1G，可采用競舂工控，安裝Windowsxp或windows7操作系統，采用12寸TFT高清晰真彩平板顯示器，同時留兩個USB接口，一個網口，一個并行接口。
采用熱敏微型打印機，最大平均電流不大于115A
根據用戶要求，可以另配觸摸屏和操作鍵盤。
2、串口擴展槽
可采用臺灣Moxa公司的C104HoPCI多串口卡，使系統擴展出4個標準的RS232串口，其中1、2、3號用于聯接回路通訊卡，4號用于聯接外設通訊卡。
3、回路通訊卡
回路通訊卡的功能是向下管理32個回路板，完成對每個回路板的狀態掃描（正常、火警、故障、聯動），向上實現與工控機間的雙向數據交換。與工控機之間采用RS232通訊，與回路間采用RS485通訊。
4、外設通訊卡
外設通訊卡的功能是向下管理系統配用的音箱板、繼電器卡、手動控制盤、樓層復示器，除音響板為1塊兒必備外，其余為選件，其中最多配繼電器卡16塊，手動控制盤16塊，樓層復示器64臺，二者之間采用RS485通訊方式；向上完成與工控機間的雙向數據傳輸，二者采用RS232通訊方式。
5、回路板
回路板的作用是完成與本回路相連的所有探測器、模塊的數據采集，并做初步的數據處理，同事接受來自中央處理器的控制輸出命令，發往現場各模塊。每塊回路板上可接普通編址單元128只，或智能編址單元198只。
6、音箱板
音箱板的功能首先是實現火警、故障、預警情況下的聲光報警，同時監測電源板上的主、備電運行狀態，此外管理系統中設置的總火警繼電器，可編程繼電器。
四、軟件設計
1、工控機軟件
工控機的軟件采用Microsoft公司的可視化程序語言Visual Basic編制。主要完成對來自下位機的各種采樣數據的處理、判斷，監控系統運行狀態，響應用戶的各種操作指令。程序在結構上可分成以下幾個模塊：
（1）編輯程序模塊：完成系統配置、回路配置、控制矩陣建立、平面圖繪制等功能。
（2）通訊程序模塊：完成和回路通訊卡、外設通訊卡、打印機等部分的通訊功能。
（3）報警顯示程序模塊：完成對系統報警事件的顯示、記錄、平面圖調用等功能。
（4）幫助程序模塊：對所有的操作系統在線幫助，使用用戶熟練掌握系統功能、設置等要求。
2、通訊卡、回路板、音響板軟件
這三種板卡均采用MCS251匯編語言編程，板間通訊的RS485波特率置為4800bps。匯編語言可以更好的解決實時性、準確性問題，從而滿足國標GB16806-1997關于首次報警時間的要求。為了提高報警的可靠性，軟件采用了CRC校驗、智能算法、多重判斷等措施。