基于ARM控制的消防车智能显控系统分析

基于ARM控制的消防车智能显控系统分析

冯小福

广东永强奥林宝国际消防汽车有限公司 广东东莞 523000

摘要：为能够更好地达到消防灭火救援工作目标，对消防灭火救援工作的时效性要求提出更高要求，就需要充分发挥出消防设施和系统的功能和作用。传统的消防系统结构设计模式已经无法满足高效灭火救援工作的需求，因此，应有效提升消防灭火救援工作中系统操作的智能化水平，充分发挥出消防设施和系统的功能性作用，高效完成消防灭火救援工作任务。因此，深入分析和研究基于ARM控制的消防车智能显控系统对于提升消防灭火救援综合能力具有重要意义。

关键词：ARM控制；消防车；智能显控系统

前言

随着近些年来自然灾害以及突发性火灾事故的频繁发生，消防灭火救援工作的重要性作用逐渐凸显出来，在灭火救援工作中，消防设备的功能发挥对于提高灭火救援工作效率发挥了关键性作用。从当前我国消防控制系统的结构组成来看，基本上是利用传统开关、继电器、指示灯搭接设计而成，无法实现复杂的自动化控制，控制精度低、可靠性低，智能化水平不高。随着近些年国内数字控制技术飞速发展，为消防车智能数字控制发展奠定了基础。为了进一步提高消防控制系统的智能化操作水平，本文基于ARM控制的消防车智能显控系统开展了深入分析。

一、基于ARM控制的消防车智能显控系统的作用

基于ARM控制的消防车智能显控系统设计与应用通过CAN通讯实现显控一体化集成控制，使用软数字开关、继电器、定时器、仪表等替代实物硬件，总线通讯替代数以百计的导线，使操作简化，系统可靠性、智能化大大提高，能够有效提高消防系统的灭火救援工作效率和质量。通过对消防车各项运行数据的采集、处理及智能化显示，有助于实时调整和优化消防车的各项运行参数，确保消防车能够始终处于安全稳定的运行状态，提高灭火救援工作能力。消防车显控系统设计时基于现代化的大数据技术和智能化技术，是消防部门信息化建设成效的重要体现，能够有效提高消防救援工作的精准性和工作效率，充分发挥出消防车显控系统的功能和作用。通过信息化接口共享车辆及装备作战信息，还能够为消防车其他系统和结构设计提供可靠的数据与参考，从整体上提升消防系统的智能化建设水平，实现险情信息的共享，为消防车发挥出协同作战能力提供可靠地技术保障。

二、智能显控系统设计结构

智能显控系统在设计过程中主要通过CAN总线对消防车发动机转速、冷却液温度、机油温度和压力等相关数据信息进行采集以及对水泵取力器进行控制，充分利用罐体液位、水泵压力、管道流量模块对消防车装载的水罐和泡沫罐液位、水泵进出水压力以及水和泡沫管道流量等信息进行精准的收集并通过触摸屏以数字和图形形式显示；同时，触摸屏还设计有一键出水、一键出泡沫、自动稳压等自动化控制按钮，经CAN总线传输控制指令给ARM控制器执行；微处理器综合控制指令及信息收集进行计算分析和处理；ARM控制器利用设计的阀门控制和比例混合器控制模块和电子油门能够对消防车发动机、管道阀门及泡沫比例混合器按照事先设定的控制策略实施智能化控制，使消防车实时处于高效稳定的运行状态，如图1。同时智能显控系统还设计故障报警和紧急停机等功能，确保消防作战人员在紧急情况下对车辆和装备的安全控制 [1]。

图1 基于ARM控制的消防车智能显控系统

二、基于ARM控制的消防车智能显控系统实施方案

智能显控系统是根据消防车CAN总线设计的智能化控制器，在结构设计过程中充分利用智能化技术，明确车载电子设备的性能和质量要求，设计了技术方案，智能化显控系统的电路方案主要包括数据采集与处理，显示报警与指令输入和自动控制以及电源模块等构成。

（一）数据采集模块

数据采集模块的核心功能为接收消防车在运行过程中所产生的各项关键数据，并将采集到的数据给到微处理器运算处理以及触摸屏显示。水罐和泡沫罐液位、水泵进出口压力为模拟量0-10V电压信号，需要通过分压和滤波整形等处理环节后发送到微处理器。管道流量为0-5KHz脉冲信号,需要通过高速光耦隔离后进入MCU的脉冲捕捉端口。发动机转速、冷却液温度以及机油温度压力等数据为CAN数字量信号，经过数据采集模块的CAN收发器接收缓存并传送给到微处理器。

（二）数据处理模块

微处理器在接收到消防车的各项数据后，按照事先设计的控制策略及算法对数据信息进行分析处理，并将处理结果精准输出。数据处理系统选择STM32F103ZET6处理器，此类型的处理器将ARM CortexM3内核作为微处理器，具有功耗及体积小以及成本投入低等优势。微处理器内嵌CAN控制器和模数转换器以及模拟比较器等功能，有效降低了外围电路设计的数量及目标设计成本 [2]。处理器内增设了CAN模块，为总线数据的精准高效传输起到了关键性作用，也保证传输信息的安全可靠性。此外，该数据处理器处理功能强大，在消防车各种复杂工况下均能精确稳定的进行运算及逻辑处理。另外该数据处理器的扩展性较好，为设备的后续深入研究与开发提供了的空间。

（三）显示报警与指令输入模块

显示报警与指令输入模块主要由液晶触摸屏和指示灯以及蜂鸣器等设备构成，能够结合消防车运行状态及控制策略及时做出报警处理。液晶触摸屏基于微处理器收集的发动机转速和冷却液温度以及机油压力温度等信息进行可视化展示，同时通过设计的触摸屏自动化按钮进行控制指令输入，为消防车高效、安全、稳定运行及直观操作显示提供保障。

（四）自动控制模块

智能显控系统在使用过程中需要根据触摸屏指令输入及事先制定的控制策略，通过对收集的消防车压力、液位、流量、转速、温度数据展开分析处理，实现一键智能启动发动机、开启水泵、打开出水阀和泡沫阀控制功能。智能稳压功能开启后微处理器对比水泵出水压力和设定压力，控制电子油门对消防车发动机的转速做适当的调整，促使发动机能够利用取力器带动水泵持续运转，并实现在泵出水口压力变化的情况下维持泵出口压力的智能平衡[3]。水泵运行中如果出现水罐液位过低或者压力过高以及发动机故障，系统驱动显示报警模块及时发出警报，并根据控制策略驱动电子油门降到怠速，同时通过CAN总线指令关闭取力器停止水泵运行，确保消防作战人员及设备的安全。

（五）电源模块

基于ARM控制的消防车智能显控系统在运行过程中，主要通过车载蓄电池的方式来供电，供电电压设计为DC12-24V。为了适应车载电源的波动，电源模块选用了9-30V宽输入的工业级电源IC。显控系统在运行过程中，系统终端会接收来自消防车12-24V电压通过TPS5430开关电源芯片将系统电压降低到5V，这样设计主要是能够为CAN通信设备和液晶触摸屏以及压力模块等实现稳定的供电，同时5V电压经过LDO能够转换为3.3V，从而实现为ARM处理器等系统进行供电[4]。

结束语：

在消防抢险和救灾工作中，需要消防人员以最短的时间内精准定位险情位置，并通过高效操作消防救援车辆及装备，才能达到预期的消防灭火救援目标。这就需要有效提升消防控制系统操作的智能化水平，为快速控制火灾现场时态以及提高抢险救援工作效率提供有力的支持。

参考文献：

[1]张兢晶.基于ARM的雷达整车智能配电系统显控管理模块的设计与实现[J].数字技术与应用,2016(12):2.

[2]周宗杰，许燕，周建平.基于ARM-DSP的短电弧脉冲电源智能控制器设计[J].机械设计与研究,2020,34(02):21-24+30.

[3]徐蔡军,张莉萍,葛鸿翔,等.基于ARM的智能车位锁远程控制系统设计[J].测控技术,2017,36(8):4.

[4]张兢晶.基于ARM的雷达整车智能配电系统显控管理模块的设计与实现[J].数字技术与应用,2016(12):1-2.