結合電力線載波和電話通信的報警網(wǎng)絡系統(tǒng)
隨著電子技術的迅猛發(fā)展和人們保安意識的提高,安全報警系統(tǒng)得以廣泛應用,各類相關產品層出不窮,人們對新產品的性能成本比不斷提出更高的要求。
目前報警網(wǎng)絡系統(tǒng)大多采用基于電力線載波或公用電話網(wǎng)的通訊方式。比較這兩種方式,電力線載波通訊的優(yōu)點在于:⑴所有通訊方式中,電力線載波是最直接、最經濟的通信媒介。系統(tǒng)所有設備可就近、就地接入電力線,無須重新布線破壞建筑結構及裝潢,在安裝上適用于早期無報警系統(tǒng)的舊建筑及對舊有報警系統(tǒng)的改造;⑵能夠巡檢用戶,以便及時發(fā)現(xiàn)事故隱患,防患于未然,且利于查找事故原因。其缺點為:⑴僅限于單個變壓器供電范圍內的管理。超出變壓器供電范圍的設計復雜,且成本較高;⑵不能將警情自動、及時地傳至報警中心(如警局、消防隊)或用戶的手機、尋呼機上,不利于報警中心和用戶遠距離獲得信息?;诠秒娫捑W(wǎng)的報警系統(tǒng)的優(yōu)點在于:⑴不受供電范圍和距離的限制,自動傳送警情,且遠距離傳輸可靠性高。⑵可利用現(xiàn)有電話線路設施,成本低。缺點在于:⑴不便于巡檢用戶;⑵可能與用戶的電話通信沖突。因而兩種通訊方式各有利弊。
本文介紹的報警網(wǎng)絡系統(tǒng)正是針對這兩種通訊方式的利弊,將二者有效結合,不僅充分利用了它們的優(yōu)點,而且使各自的不足得以完好地彌補。整個系統(tǒng)功能齊全,性能靈活,符合報警網(wǎng)絡多方位、多形式、多用途的發(fā)展要求。
1 系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)總結構簡圖如圖1所示。
該系統(tǒng)根據(jù)變壓器供電范圍劃分區(qū),單個變壓器為一個區(qū)。在單個區(qū)內,用戶與區(qū)域中心之間采用電力線載波通訊,其直接經濟的優(yōu)點和巡檢用戶的功能是現(xiàn)有電話報警系統(tǒng)所不具備的;各區(qū)與報警指揮中心和用戶手機、尋呼機之間采用公用電話網(wǎng)通訊,充分利用電話報警遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢,回避了電力線載波方式受供電范圍及距離限制的弊病。
本系統(tǒng)具有以下性能特點:
· 實現(xiàn)更完善的功能。既能夠遠距離快速地傳送報警信息,又能實現(xiàn)隨時對用戶的巡檢;
·設計簡單,利用已有電力線和電話設備設施,成本低,且適于對舊產品的改造;
·便于小區(qū)和報警中心的保安管理。系統(tǒng)采取集散式控制方式,并對報警信息和異常巡檢結果作存儲、統(tǒng)計分析等處理。小區(qū)可擁有本區(qū)發(fā)生報警和故障的詳細記錄,報警中心也可隨時調用、分析管轄范圍內的所需歷史記錄;
·系統(tǒng)組織靈活,控制范圍可大可小,不僅適用于較集中的建筑,如民建住宅小區(qū)的治安管理,還適于對零星分布的商業(yè)網(wǎng)點及大型商業(yè)步行街進行聯(lián)網(wǎng)保安報警管理。
系統(tǒng)主要由用戶端報警裝置、區(qū)域報警中心、報警指揮中心三部分組成。其中區(qū)域報警中心是本系統(tǒng)的核心,它不僅上傳用戶端報警信息,而且負責定時巡檢用戶,對巡檢的異常信息報警。下面對區(qū)域報警中心作詳細的介紹。
2 區(qū)域報警中心
2.1 硬件設計
電路框圖如圖2所示。中心設備采用AT89C51單片機為主控單元,通過LM1893芯片實現(xiàn)與各用戶端通訊,傳輸報警和巡檢信息。另一端由MT8888芯片通過電話網(wǎng)將報警信息迅速傳至報警指揮中心及個人手機、尋呼機上。
單片機控制繼電器開合模擬區(qū)域中心電話摘掛機,同時繼電器的作用還有:在獲得報警信息自動撥號時掛斷電話機以防止占線;避免由于單片機故障電話長時間取機。
語音電路包括語音接口電路、語音處理組件、話筒揚聲器等,語音芯片選用ISD2560,外圍少,控制簡單,其標準錄放時間為60s??筛鶕?jù)需要分組錄放,預置播放次數(shù)。
看門狗電路選用X25045以防止數(shù)據(jù)丟失和CPU誤動作。該芯片將看門狗定時器、電源監(jiān)控電路與EEPROM三個功能部分集成于單個封裝內,可編程操作,可靠性高,功耗低,內含512byte的EEPROM,用于存儲話機號碼、系統(tǒng)設置等數(shù)據(jù)。
AT89C51通過串行通訊芯片ICL232與PC機串行通信,實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化,使操作更加簡便易行;電源采用不間斷電源UPS。
LM1893是美國國家半導體公司生產的高性能專用電力線載波通信芯片,可實現(xiàn)可靠地半雙工電力線數(shù)據(jù)通信。為避免干擾,本系統(tǒng)的報警與巡檢信號分別采用兩種載頻傳輸,由AT89C51的P1.1根據(jù)通信種類控制載頻的切換。LM1893調制解調數(shù)據(jù)的輸入輸出,采用軟件狀態(tài)查詢的方式,由AT89C51的P1.2、P1.3模擬串行口驅動收發(fā)數(shù)據(jù)。
MT8888是一種完整的高性能DTMF收發(fā)器,不僅能收發(fā)DTMF信號,實現(xiàn)自動撥號,還可選擇呼叫過程濾波器以檢測電話干線上的回鈴音、撥號音、忙音等信號音,適合與單片機接口,且外圍邏輯電路簡單。MT8888芯片IRQ/CP端與AT89C51的INT0連接,通過INT0向單片機發(fā)出申請。圖3為區(qū)域報警中心通訊電路圖。
2.2 軟件設計
LM1893初始化設置在接受報警信號狀態(tài);發(fā)生警情后,區(qū)域中心單片機一旦檢測到P1.2腳的負跳變信號,讀取LM1893的報警信息,發(fā)出聲光報警,顯示和語音提示相應警情類別、地點等詳細信息,提醒中心值班人員及時根據(jù)警情處理事故;單片機上電復位后,定時器0初始化設為模式1?每隔10s產生定時中斷,將LM1893置于發(fā)送巡檢信號狀態(tài),采用軟件查詢方式發(fā)送用戶分組巡檢命令,延時一段時間LM1893置為接收狀態(tài),接收用戶端返回的巡檢結果。若出現(xiàn)異常情況,發(fā)出聲光報警、顯示并存儲發(fā)生地點、時間等詳細信息;報警處理與定時巡檢同時發(fā)生時,報警處理優(yōu)先。定時器1則初始化為模式2,作為PC機與單片機串行通訊的波特率發(fā)生器。
MT888工作在呼叫模式和突發(fā)模式來檢測信號音和發(fā)送報警信息。區(qū)域中心根據(jù)警情自動撥通指揮報警中心的電話,并按用戶預置號碼將警情轉至個人手機、尋呼機上;預置電話號碼分為必選和可選電話,必選電話(如110、119)由區(qū)域中心根據(jù)警情自動選擇撥打,若未打通則自動進入下次播打的電話行列;可選電話如用戶手機、尋呼機,則根據(jù)預置總撥通數(shù)來控制。
值班人員可根據(jù)所需通過鍵盤對個別用戶的巡檢,預置電話號碼,輸入密碼取消報警停止用戶端報警的發(fā)送等。
圖4為區(qū)域中心單片機主流程圖及用戶巡檢和報警處理子流程圖。
下面是MT8888自動撥號報警的部分程序:
DIAL? STEB P1.7 ;模擬摘機;
MOV DPTR,#0FDFFH ;寫控制寄存器CRA,MT8888設為呼叫模式;
MOV A ,#0002H
MOVX @DPTR, A
JNB P3.2,HANGOFF ;檢測撥號音,否則跳轉掛機;
MOV DPTR,#0FDFFH ;MT8888設為突發(fā)模式;
MOV A,#000AH
MOVX @DPTR,A
MOV A, #0000H
MOVX @DPTR,A
LOOP? MOV A,@R0 ;R0為存儲電話號碼的地址指針;
MOV DPTR ,#0FCFFH ;寫第一位號碼到發(fā)送寄存器;
MOVX @DPTR ,A
MOV DPTR ,#0FDFFH ;讀狀態(tài)寄存器,判發(fā)送寄存器是否已空;
MOVX A ,@DPTR
JNB ACC.1,LOOP
INC R0 ;指針準備接受下一位號碼;
JNZ R1,LOOP ;是否發(fā)完全部號碼;
3 用戶端和報警中心
3.1 用戶端報警裝置
圖5為用戶端硬件框圖。用戶端裝置以單片機AT89C51為核心,輔以門窗開關、玻璃破碎、溫度、煤氣、煙霧及運動人體檢測傳感器陣列。一旦檢測到警情,通過LM1893專用電力線載波通信芯片傳輸數(shù)據(jù),控制自動噴灑、門禁開關、聲光報警、繼電器(如電源開關)、攝像機及監(jiān)聽探頭等報警控制陣列;用戶端通過LM1893的收發(fā)數(shù)據(jù)來接受和響應區(qū)域中心發(fā)來的巡檢命令。
3.2 報警指揮中心
報警指揮中心的集中報警裝置檢測到電話網(wǎng)送來的振鈴信號后,自動模擬摘機接收報警信息,經串行接口送入中心微機,作相應聲光報警、警情分析、變態(tài)記錄及隨機打印等處理。
中心微機軟件要求有良好的人機界面、實時地圖顯示及繪制等處理功能、強大的記錄功能,選用Win95/98、VisualBasic、漢化MapInfo4.1(國際標準信息可視化系統(tǒng),具有強大地圖可編輯功能)、MapBasic和VisualFoxpro6.0,將GIS?地理信息系統(tǒng) 應用于保安報警網(wǎng)絡系統(tǒng)。中心微機接收到報警信息后,依據(jù)信息內容,及時做出分析判斷,可以以文字形式顯示報警地點和類型等詳細信息;以圖形方式顯示事故地點和工作人員前往的最佳路徑的示意地圖;實時動態(tài)顯示系統(tǒng)當前設備裝置狀態(tài)(如火災發(fā)生點的消防力量,附近水源等信息);記錄事故信息,建立相應數(shù)據(jù)庫;對周月季年的警情進行分析,并以表格、直方圖等方式顯示,便于中心隨機查詢和統(tǒng)計分析。區(qū)域報警中心規(guī)模較大時,也可仿照報警指揮中心采用GIS系統(tǒng)管理本區(qū)。
本文介紹的新型報警網(wǎng)絡系統(tǒng),充分結合電話和電力線載波兩種通訊方式的優(yōu)點,彌補了二者在報警系統(tǒng)通訊中的不足,既能實現(xiàn)快速遠距離傳送報警信息,又能隨時巡檢用戶狀況,以便人員及時獲得信息處理事故。