基于FPGA電梯大眾實時可視互救系統硬件實現

胡廣洲 張春志 張爾東

【摘要】 電梯安全問題，一直是大眾最關心的；然而電梯事故還不斷出現，通過對這些事故的分析發現，事故電梯缺少一種實時互救的系統；為此本設計提出一種大眾實時可視互救系統；此系統以FPGA為核心控制器件；當人員受困于電梯內或受到人身威脅等緊急情況時，電梯外的人能夠及時、實時地通過此系統給予電梯內人員提供幫助，減輕受困人員的緊張情緒，同時為展開專業施救贏得時間。

【關鍵詞】 大眾實時 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的必備工具，在現實生活中越來越普及。為此，其安全性更被大眾所關注；然而電梯事故總是不斷出現，通過對這些事故的分析發現，事故電梯很難做到及時、實時地給電梯內受困人員提供相應的幫助，以便給專業人員施救贏得寶貴的時間。

為此，本設計提出了一種電梯大眾實時可視互救系統；此系統獨立于電梯正常控制系統；在出現人員受困于電梯內或電梯內人員受到人身威脅等緊急情況時，電梯外的人能夠及時、實時地通過此系統給予電梯內人員提供幫助，減輕受困人員的緊張情緒，同時為展開專業施救贏得時間。

一、系統的結構

此系統是以FPGA為核心控制器件，包含：雙向液晶顯示、雙向CMOS攝像頭、實時對講模塊、電源模塊等，系統框圖如圖1所示。

此系統開啟后，電梯轎廂內的人員能夠清晰的看到一層樓電梯的電梯間；為了保護乘梯人員的隱私，特設一個特殊按鍵，當電梯出現故障或轎廂內人員的人身安全受到威脅時，可以按動此鍵，啟動該系統后，電梯內外可以進行實施的可視對講，進而給電梯內的人員提供有效的幫助或威懾不法分子；此按鍵有一個保護裝置，啟動后，30分鐘后此按鍵才能重新閉合，等待下一次啟動。

二、大眾實時可視互救系統電路分析

2.1 核心芯片及配置芯片的選擇

此系統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18x18嵌入式乘法器。

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

本系統采用AS模式（主動串行）的配置方式，如圖2所示[1]。

2.2 液晶顯示、雙向攝像頭及對講模塊分析

液晶顯示器采用的是英霸22寸液晶監視器，此液晶顯示器在轎廂內部和一樓電梯間各裝一個；能夠實時觀察到電梯內外的情況。對講模塊也是分裝在電梯轎廂里面和一樓電梯間各一個；當電梯出現故障或轎廂內人員受到威脅時，一樓電梯間正在等電梯的人員可以及時發現，然后通過實時可視對講系統和轎廂內人員進行及時的溝通，給予受困人員相應的幫助；避免受困人員情緒激動，導致事件的惡化；給進一步救援爭取了寶貴的生命時間。

2.3 按鍵保護模塊分析

電梯安全運行時，此系統只啟動大眾可視模塊，電梯內外的人可以互相看到圖像；當電梯出現故障或電梯內的人員受到威脅時，啟動按鍵，此時電梯內外不僅可視，而且可實時對講；進而可以和受困人員進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。而且此按鍵啟動后可以自動保持30分鐘，此時再次或多次按動此鍵，也不會改變其狀態。為專業營救贏得寶貴的時間。

三、結束語

本文針對頻繁出現的電梯事故，提出了一種電梯大眾實時可視互救系統的方案，以目前性價比較高的FPGA芯片為平臺，實現了兩種施救、互救的方案，為專業救援爭取了寶貴的時間，而且設計簡單實現方便。

參 考 文 獻

[1] EDA先鋒工作室，吳繼華，王誠.Altera FPGA/CPLD設計（高級篇）[M].北京：人民郵電出版社，2007.