基于FPGA電梯大眾實(shí)時(shí)可視互救系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

胡廣洲 張春志 張爾東

【摘要】 電梯安全問(wèn)題，一直是大眾最關(guān)心的；然而電梯事故還不斷出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)這些事故的分析發(fā)現(xiàn)，事故電梯缺少一種實(shí)時(shí)互救的系統(tǒng)；為此本設(shè)計(jì)提出一種大眾實(shí)時(shí)可視互救系統(tǒng)；此系統(tǒng)以FPGA為核心控制器件；當(dāng)人員受困于電梯內(nèi)或受到人身威脅等緊急情況時(shí)，電梯外的人能夠及時(shí)、實(shí)時(shí)地通過(guò)此系統(tǒng)給予電梯內(nèi)人員提供幫助，減輕受困人員的緊張情緒，同時(shí)為展開(kāi)專業(yè)施救贏得時(shí)間。

【關(guān)鍵詞】 大眾實(shí)時(shí) 可視互救 FPGA Based on the FPGA elevator real-time visual communal system hardware implementation of the masses HuGuangZhou，ZhangChunZhi，ZhangErDong

（Harbin Petroleum Institute， Northeast Petroleum University， Harbin 150027， China）

Abstract： Elevator safety， was the most care about public； The elevator accident also appear constantly， however， through the analysis of these accidents， found that the elevator accident lack a kind of real-time rescue system； This paper provides the design a real-time visual public communal system； This system with FPGA as the core control device； When trapped in the elevator， or threatened by personal emergency， people outside the elevator in a timely manner， in real time through the system to give the elevator personnel help reduce the tension of trapped personnel， at the same time as a professional rescue to win time.

Keyword： The mass real-time； Visual communal； FPGA

引言

電梯作為高層建筑或商場(chǎng)的必備工具，在現(xiàn)實(shí)生活中越來(lái)越普及。為此，其安全性更被大眾所關(guān)注；然而電梯事故總是不斷出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)這些事故的分析發(fā)現(xiàn)，事故電梯很難做到及時(shí)、實(shí)時(shí)地給電梯內(nèi)受困人員提供相應(yīng)的幫助，以便給專業(yè)人員施救贏得寶貴的時(shí)間。

為此，本設(shè)計(jì)提出了一種電梯大眾實(shí)時(shí)可視互救系統(tǒng)；此系統(tǒng)獨(dú)立于電梯正?？刂葡到y(tǒng)；在出現(xiàn)人員受困于電梯內(nèi)或電梯內(nèi)人員受到人身威脅等緊急情況時(shí)，電梯外的人能夠及時(shí)、實(shí)時(shí)地通過(guò)此系統(tǒng)給予電梯內(nèi)人員提供幫助，減輕受困人員的緊張情緒，同時(shí)為展開(kāi)專業(yè)施救贏得時(shí)間。

一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

此系統(tǒng)是以FPGA為核心控制器件，包含：雙向液晶顯示、雙向CMOS攝像頭、實(shí)時(shí)對(duì)講模塊、電源模塊等，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

此系統(tǒng)開(kāi)啟后，電梯轎廂內(nèi)的人員能夠清晰的看到一層樓電梯的電梯間；為了保護(hù)乘梯人員的隱私，特設(shè)一個(gè)特殊按鍵，當(dāng)電梯出現(xiàn)故障或轎廂內(nèi)人員的人身安全受到威脅時(shí)，可以按動(dòng)此鍵，啟動(dòng)該系統(tǒng)后，電梯內(nèi)外可以進(jìn)行實(shí)施的可視對(duì)講，進(jìn)而給電梯內(nèi)的人員提供有效的幫助或威懾不法分子；此按鍵有一個(gè)保護(hù)裝置，啟動(dòng)后，30分鐘后此按鍵才能重新閉合，等待下一次啟動(dòng)。

二、大眾實(shí)時(shí)可視互救系統(tǒng)電路分析

2.1 核心芯片及配置芯片的選擇

此系統(tǒng)的核心控制器件選擇的是Altera公司的CycloneIV系列芯片EP4CE6E22C8N。此芯片采用60nm工藝，低功耗，包括115K垂直排列的LE，以及266個(gè)18x18嵌入式乘法器。

考慮到FPGA處理數(shù)據(jù)的性能，選擇一片具有16Mbits的閃存、具有ISP以及不限次重復(fù)編程功能的EPCS16作為FPGA的配置芯片。

本系統(tǒng)采用AS模式（主動(dòng)串行）的配置方式，如圖2所示[1]。

2.2 液晶顯示、雙向攝像頭及對(duì)講模塊分析

液晶顯示器采用的是英霸22寸液晶監(jiān)視器，此液晶顯示器在轎廂內(nèi)部和一樓電梯間各裝一個(gè)；能夠?qū)崟r(shí)觀察到電梯內(nèi)外的情況。對(duì)講模塊也是分裝在電梯轎廂里面和一樓電梯間各一個(gè)；當(dāng)電梯出現(xiàn)故障或轎廂內(nèi)人員受到威脅時(shí)，一樓電梯間正在等電梯的人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，然后通過(guò)實(shí)時(shí)可視對(duì)講系統(tǒng)和轎廂內(nèi)人員進(jìn)行及時(shí)的溝通，給予受困人員相應(yīng)的幫助；避免受困人員情緒激動(dòng)，導(dǎo)致事件的惡化；給進(jìn)一步救援爭(zhēng)取了寶貴的生命時(shí)間。

2.3 按鍵保護(hù)模塊分析

電梯安全運(yùn)行時(shí)，此系統(tǒng)只啟動(dòng)大眾可視模塊，電梯內(nèi)外的人可以互相看到圖像；當(dāng)電梯出現(xiàn)故障或電梯內(nèi)的人員受到威脅時(shí)，啟動(dòng)按鍵，此時(shí)電梯內(nèi)外不僅可視，而且可實(shí)時(shí)對(duì)講；進(jìn)而可以和受困人員進(jìn)行有效溝通減輕受困人員的精神壓力或給犯罪嫌疑人以震懾及警告。而且此按鍵啟動(dòng)后可以自動(dòng)保持30分鐘，此時(shí)再次或多次按動(dòng)此鍵，也不會(huì)改變其狀態(tài)。為專業(yè)營(yíng)救贏得寶貴的時(shí)間。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)頻繁出現(xiàn)的電梯事故，提出了一種電梯大眾實(shí)時(shí)可視互救系統(tǒng)的方案，以目前性價(jià)比較高的FPGA芯片為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了兩種施救、互救的方案，為專業(yè)救援爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)方便。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] EDA先鋒工作室，吳繼華，王誠(chéng).Altera FPGA/CPLD設(shè)計(jì)（高級(jí)篇）[M].北京：人民郵電出版社，2007.