摘要：針對城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)問題，提出一種利用Internet實現(xiàn)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)與城市監(jiān)控中心的聯(lián)接方案，設(shè)計了系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——基于ARM的嵌入式網(wǎng)關(guān)。設(shè)備中采用經(jīng)過剪裁、內(nèi)核版本2．6的linux系統(tǒng)，提高了信息處理和傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，并在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用多線程及管道編程，實現(xiàn)了火災(zāi)探測信息的處理傳輸及上層監(jiān)控中心和下層網(wǎng)關(guān)的信息交互。設(shè)備實際運行后的結(jié)果表明，該火災(zāi)信息傳輸網(wǎng)關(guān)能夠順利地對相關(guān)信息進行處理和轉(zhuǎn)發(fā)，在廣域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時、高速、可靠傳輸，滿足基于互聯(lián)網(wǎng)的城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)要求。 

    火災(zāi)是城市災(zāi)害中的一種主要形式，它已經(jīng)日益成為影響社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的一個重要災(zāi)害，而目前城市在預(yù)防火災(zāi)方面主要采用的就是在建筑物內(nèi)安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及其聯(lián)動消防裝置，雖然這種裝置在及早發(fā)現(xiàn)火情和控制火勢方面發(fā)揮了重要作用，但是在目前這種消防設(shè)備管理和監(jiān)督體系下，很多建筑物的所有方不能夠及時地對建筑物內(nèi)的消防設(shè)施進行檢查維修，導(dǎo)致很多火災(zāi)自動報警系統(tǒng)故障誤報頻發(fā)，極大地影響了建筑物內(nèi)的人員的工作和生活；同時，大部分消防主控室主要通過人工值班、電話報警方式，因受到電話線路、報警方式方法以及報警人情緒的影響，往往造成接警調(diào)度處理速度較慢；消防部門在接警時也是依靠電話來傳遞信息的，極易受到報警人或值班員聽覺的影響而導(dǎo)致接傳火警信息有誤，造成不應(yīng)有的錯誤和無法估量的損失，所以建立基于互聯(lián)網(wǎng)的城市消防監(jiān)控系統(tǒng)具有很重要的實踐意義。在這項工程中，最關(guān)鍵的就是處于網(wǎng)絡(luò)與自動報警聯(lián)動裝置之間的接入網(wǎng)關(guān)的設(shè)計和研制。利用這種專門的硬件設(shè)備以及在這之中的程序，可以把各個建筑物的消防自動化及其聯(lián)動裝置接入Internet，通過互聯(lián)網(wǎng)連接到城市中的監(jiān)控中心。

    1基于互聯(lián)網(wǎng)的城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    該系統(tǒng)由三層組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。第一層是建筑物內(nèi)的消防自動報警及其聯(lián)動裝置以及其他一些用戶的消防設(shè)施，它們由很多不同廠家和類型的火災(zāi)探頭、消防主機、手動消防設(shè)備組成；第二層是火災(zāi)信息收集管理處置中心、政府消防部門信息接口、互聯(lián)網(wǎng)普通用戶查詢接口等信息使用單位。

   2火災(zāi)信息傳輸網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計

    該嵌入式網(wǎng)關(guān)的中央處理單元采用三星公司的16／32位RISC處理器S3C2440A，它基于ARM920T內(nèi)核，運算速度高達400MHz，適用于需要聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式電子設(shè)備。其中的NORFLASH用于存儲bootloader啟動代碼，NANDFLASH用于存儲操作系統(tǒng)的內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像，SDRAM用于加載操作系統(tǒng)內(nèi)核及應(yīng)用程序等可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)，為其運行提供空問。外圍電路包括以太網(wǎng)模塊、串口模塊、人機接口模塊等

   3火災(zāi)信息傳輸網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計
   3．1軟件總體設(shè)計
   網(wǎng)關(guān)軟件系統(tǒng)按照功能分為4個模塊。

    (1)網(wǎng)絡(luò)通信模塊

    主要負責(zé)信息往網(wǎng)絡(luò)上的傳遞，將該網(wǎng)關(guān)獲取的火警，故障等信息依照特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議準(zhǔn)確無誤地傳遞給上層的應(yīng)用服務(wù)器，同時還要負責(zé)接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)，如配置信息，控制指令等。具體來說，網(wǎng)絡(luò)通信模塊又可以分為兩個子模塊：數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)通信的工作只是負責(zé)從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)處理主要負責(zé)組包和解包，涉及到通信協(xié)議。當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)有數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡(luò)通信模塊處理時，數(shù)據(jù)處理子模塊會首先從數(shù)據(jù)區(qū)取出數(shù)據(jù)，并分析、判斷數(shù)據(jù)類型，根據(jù)數(shù)據(jù)類型組包，然后將包交給數(shù)據(jù)通信子模塊發(fā)送。

    (2)串口采集模塊

    主要負責(zé)通過串口獲取消防主機的狀態(tài)，并進行分析，分離出有用信息，并將其寫入數(shù)據(jù)區(qū)，供其他模塊使用，它是信息傳輸網(wǎng)關(guān)的核心。

    由于消防主機眾多，而且協(xié)議又各不相同，因此串口采集模塊需要根據(jù)消防主機定制。在此，同樣將串口采集模塊分為兩個子模塊：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)加工。數(shù)據(jù)采集通過特定的對話方式(和具體的消防主機有關(guān))從消防主機獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加工讀取這些數(shù)據(jù)，并按照消防主機協(xié)議進行解析，提取初步的信息，如消息類型(火警還是故障)，探頭地址(內(nèi)部編碼地址)。然后依照內(nèi)部協(xié)議組包，并寫入數(shù)據(jù)區(qū)，以后的工作就交由網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

    (3)系統(tǒng)控制模塊

    主要用于控制信息傳輸網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)備，如指示燈、按鍵、燈等。它從數(shù)據(jù)區(qū)讀取控制指令，根據(jù)控制指令執(zhí)行特定的硬件控制?？刂浦噶羁赡苡删W(wǎng)絡(luò)通信模塊產(chǎn)生，如上層服務(wù)器發(fā)送查崗請求，網(wǎng)絡(luò)通信模塊經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為響喇叭指令，寫入數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)然，控制指令可以由任何模塊產(chǎn)生。系統(tǒng)控制模塊可以返回硬件狀態(tài)信息，也是通過寫狀態(tài)信息到數(shù)據(jù)區(qū)來實現(xiàn)信息傳遞的。

    (4)系統(tǒng)維護模塊

    主要負責(zé)確保系統(tǒng)各個模塊的正常運行，同時記錄及上傳工作日志，供系統(tǒng)維護人員參考，同時收集上來的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和挖掘，可以作為產(chǎn)品性能指標(biāo)制定的依據(jù)。各模塊在建立之初將會在數(shù)據(jù)區(qū)注冊，維護模塊通過這個注冊信息實現(xiàn)心跳應(yīng)答機制來判斷各個模塊的工作狀態(tài)。同時，還將數(shù)據(jù)區(qū)中的日志信息提取出來寫入日志文件，并提出發(fā)送日志文件請求給網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

    每個模塊依照分工完成職能之內(nèi)的工作，不屬于職能內(nèi)的工作通過寫入數(shù)據(jù)區(qū)交由職能模塊去完成。數(shù)據(jù)區(qū)是各個模塊傳遞信息的媒介，通過格式化的數(shù)據(jù)寫入和讀取，實現(xiàn)模塊間的信息共享和職能分工。

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