結(jié)合電力線載波和電話通信的報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們保安意識(shí)的提高，安全報(bào)警系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用，各類相關(guān)產(chǎn)品層出不窮，人們對(duì)新產(chǎn)品的性能成本比不斷提出更高的要求。

    目前報(bào)警網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)在于：⑴所有通訊方式中，電力線載波是最直接、最經(jīng)濟(jì)的通信媒介。系統(tǒng)所有設(shè)備可就近、就地接入電力線，無(wú)須重新布線破壞建筑結(jié)構(gòu)及裝潢，在安裝上適用于早期無(wú)報(bào)警系統(tǒng)的舊建筑及對(duì)舊有報(bào)警系統(tǒng)的改造；⑵能夠巡檢用戶，以便及時(shí)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(diǎn)為：⑴僅限于單個(gè)變壓器供電范圍內(nèi)的管理。超出變壓器供電范圍的設(shè)計(jì)復(fù)雜，且成本較高；⑵不能將警情自動(dòng)、及時(shí)地傳至報(bào)警中心（如警局、消防隊(duì)）或用戶的手機(jī)、尋呼機(jī)上，不利于報(bào)警中心和用戶遠(yuǎn)距離獲得信息?；诠秒娫捑W(wǎng)的報(bào)警系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：⑴不受供電范圍和距離的限制，自動(dòng)傳送警情，且遠(yuǎn)距離傳輸可靠性高。⑵可利用現(xiàn)有電話線路設(shè)施，成本低。缺點(diǎn)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(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正是針對(duì)這兩種通訊方式的利弊，將二者有效結(jié)合，不僅充分利用了它們的優(yōu)點(diǎn)，而且使各自的不足得以完好地彌補(bǔ)。整個(gè)系統(tǒng)功能齊全，性能靈活，符合報(bào)警網(wǎng)絡(luò)多方位、多形式、多用途的發(fā)展要求。

１ 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)變壓器為一個(gè)區(qū)。在單個(gè)區(qū)內(nèi)，用戶與區(qū)域中心之間采用電力線載波通訊，其直接經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)和巡檢用戶的功能是現(xiàn)有電話報(bào)警系統(tǒng)所不具備的；各區(qū)與報(bào)警指揮中心和用戶手機(jī)、尋呼機(jī)之間采用公用電話網(wǎng)通訊，充分利用電話報(bào)警遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，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(diǎn)：

    · 實(shí)現(xiàn)更完善的功能。既能夠遠(yuǎn)距離快速地傳送報(bào)警信息，又能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對(duì)用戶的巡檢；

    ·設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，利用已有電力線和電話設(shè)備設(shè)施，成本低，且適于對(duì)舊產(chǎn)品的改造；

    ·便于小區(qū)和報(bào)警中心的保安管理。系統(tǒng)采取集散式控制方式，并對(duì)報(bào)警信息和異常巡檢結(jié)果作存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析等處理。小區(qū)可擁有本區(qū)發(fā)生報(bào)警和故障的詳細(xì)記錄，報(bào)警中心也可隨時(shí)調(diào)用、分析管轄范圍內(nèi)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(duì)零星分布的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)及大型商業(yè)步行街進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)保安報(bào)警管理。

    系統(tǒng)主要由用戶端報(bào)警裝置、區(qū)域報(bào)警中心、報(bào)警指揮中心三部分組成。其中區(qū)域報(bào)警中心是本系統(tǒng)的核心，它不僅上傳用戶端報(bào)警信息，而且負(fù)責(zé)定時(shí)巡檢用戶，對(duì)巡檢的異常信息報(bào)警。下面對(duì)區(qū)域報(bào)警中心作詳細(xì)的介紹。

２ 區(qū)域報(bào)警中心

２.１ 硬件設(shè)計(jì)

    電路框圖如圖２所示。中心設(shè)備采用ＡＴ８９Ｃ５１單片機(jī)為主控單元，通過(guò)ＬＭ１８９３芯片實(shí)現(xiàn)與各用戶端通訊，傳輸報(bào)警和巡檢信息。另一端由ＭＴ８８８８芯片通過(guò)電話網(wǎng)將報(bào)警信息迅速傳至報(bào)警指揮中心及個(gè)人手機(jī)、尋呼機(jī)上。

    單片機(jī)控制繼電器開(kāi)合模擬區(qū)域中心電話摘掛機(jī)，同時(shí)繼電器的作用還有：在獲得報(bào)警信息自動(dòng)撥號(hào)時(shí)掛斷電話機(jī)以防止占線；避免由于單片機(jī)故障電話長(zhǎng)時(shí)間取機(jī)。

語(yǔ)音電路包括語(yǔ)音接口電路、語(yǔ)音處理組件、話筒揚(yáng)聲器等，語(yǔ)音芯片選用ＩＳＤ２５６０，外圍少，控制簡(jiǎn)單，其標(biāo)準(zhǔn)錄放時(shí)間為６０ｓ?？筛鶕?jù)需要分組錄放，預(yù)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(dòng)作。該芯片將看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)控電路與ＥＥＰＲＯＭ三個(gè)功能部分集成于單個(gè)封裝內(nèi)，可編程操作，可靠性高，功耗低，內(nèi)含５１２ｂｙｔｅ的ＥＥＰＲＯＭ，用于存儲(chǔ)話機(jī)號(hào)碼、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)。

    ＡＴ８９Ｃ５１通過(guò)串行通訊芯片ＩＣＬ２３２與ＰＣ機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，使操作更加簡(jiǎn)便易行；電源采用不間斷電源ＵＰＳ。

    ＬＭ１８９３是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的高性能專用電力線載波通信芯片，可實(shí)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(bào)警與巡檢信號(hào)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(diào)制解調(diào)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(qū)動(dòng)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(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)，還可選擇呼叫過(guò)程濾波器以檢測(cè)電話干線上的回鈴音、撥號(hào)音、忙音等信號(hào)音，適合與單片機(jī)接口，且外圍邏輯電路簡(jiǎn)單。ＭＴ８８８８芯片ＩＲＱ／ＣＰ端與ＡＴ８９Ｃ５１的ＩＮＴ０連接，通過(guò)ＩＮＴ０向單片機(jī)發(fā)出申請(qǐng)。圖３為區(qū)域報(bào)警中心通訊電路圖。
２.２ 軟件設(shè)計(jì)

    ＬＭ１８９３初始化設(shè)置在接受報(bào)警信號(hào)狀態(tài)；發(fā)生警情后，區(qū)域中心單片機(jī)一旦檢測(cè)到Ｐ１．２腳的負(fù)跳變信號(hào)，讀?。蹋停保福梗车膱?bào)警信息，發(fā)出聲光報(bào)警，顯示和語(yǔ)音提示相應(yīng)警情類別、地點(diǎn)等詳細(xì)信息，提醒中心值班人員及時(shí)根據(jù)警情處理事故；單片機(jī)上電復(fù)位后，定時(shí)器０初始化設(shè)為模式１?每隔１０ｓ產(chǎn)生定時(shí)中斷，將ＬＭ１８９３置于發(fā)送巡檢信號(hào)狀態(tài)，采用軟件查詢方式發(fā)送用戶分組巡檢命令，延時(shí)一段時(shí)間ＬＭ１８９３置為接收狀態(tài)，接收用戶端返回的巡檢結(jié)果。若出現(xiàn)異常情況，發(fā)出聲光報(bào)警、顯示并存儲(chǔ)發(fā)生地點(diǎn)、時(shí)間等詳細(xì)信息；報(bào)警處理與定時(shí)巡檢同時(shí)發(fā)生時(shí)，報(bào)警處理優(yōu)先。定時(shí)器１則初始化為模式２，作為ＰＣ機(jī)與單片機(jī)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(lái)檢測(cè)信號(hào)音和發(fā)送報(bào)警信息。區(qū)域中心根據(jù)警情自動(dòng)撥通指揮報(bào)警中心的電話，并按用戶預(yù)置號(hào)碼將警情轉(zhuǎn)至個(gè)人手機(jī)、尋呼機(jī)上；預(yù)置電話號(hào)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(dòng)選擇撥打，若未打通則自動(dòng)進(jìn)入下次播打的電話行列；可選電話如用戶手機(jī)、尋呼機(jī)，則根據(jù)預(yù)置總撥通數(shù)來(lái)控制。

    值班人員可根據(jù)所需通過(guò)鍵盤對(duì)個(gè)別用戶的巡檢，預(yù)置電話號(hào)碼，輸入密碼取消報(bào)警停止用戶端報(bào)警的發(fā)送等。

    圖４為區(qū)域中心單片機(jī)主流程圖及用戶巡檢和報(bào)警處理子流程圖。

    下面是ＭＴ８８８８自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警的部分程序：

    ＤＩＡＬ? ＳＴＥＢ Ｐ１．７ ；模擬摘機(jī)；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ，＃０ＦＤＦＦＨ ；寫控制寄存器ＣＲＡ，ＭＴ８８８８設(shè)為呼叫模式；

    ＭＯＶ Ａ ，＃０００２Ｈ

    ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ， Ａ

    ＪＮＢ Ｐ３．２，ＨＡＮＧＯＦＦ ；檢測(cè)撥號(hào)音，否則跳轉(zhuǎn)掛機(jī)；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ，＃０ＦＤＦＦＨ ；ＭＴ８８８８設(shè)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(chǔ)電話號(hào)碼的地址指針；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ ，＃０ＦＣＦＦＨ ；寫第一位號(hào)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(zhǔn)備接受下一位號(hào)碼；

    ＪＮＺ Ｒ１，ＬＯＯＰ ；是否發(fā)完全部號(hào)碼；

３ 用戶端和報(bào)警中心

３.１ 用戶端報(bào)警裝置

    圖５為用戶端硬件框圖。用戶端裝置以單片機(jī)ＡＴ８９Ｃ５１為核心，輔以門窗開(kāi)關(guān)、玻璃破碎、溫度、煤氣、煙霧及運(yùn)動(dòng)人體檢測(cè)傳感器陣列。一旦檢測(cè)到警情，通過(guò)ＬＭ１８９３專用電力線載波通信芯片傳輸數(shù)據(jù)，控制自動(dòng)噴灑、門禁開(kāi)關(guān)、聲光報(bào)警、繼電器（如電源開(kāi)關(guān)）、攝像機(jī)及監(jiān)聽(tīng)探頭等報(bào)警控制陣列；用戶端通過(guò)ＬＭ１８９３的收發(fā)數(shù)據(jù)來(lái)接受和響應(yīng)區(qū)域中心發(fā)來(lái)的巡檢命令。
３.２ 報(bào)警指揮中心

    報(bào)警指揮中心的集中報(bào)警裝置檢測(cè)到電話網(wǎng)送來(lái)的振鈴信號(hào)后，自動(dòng)模擬摘機(jī)接收?qǐng)?bào)警信息，經(jīng)串行接口送入中心微機(jī)，作相應(yīng)聲光報(bào)警、警情分析、變態(tài)記錄及隨機(jī)打印等處理。

    中心微機(jī)軟件要求有良好的人機(jī)界面、實(shí)時(shí)地圖顯示及繪制等處理功能、強(qiáng)大的記錄功能，選用Ｗｉｎ９５／９８、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、漢化ＭａｐＩｎｆｏ４．１（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信息可視化系統(tǒng)，具有強(qiáng)大地圖可編輯功能）、ＭａｐＢａｓｉｃ和ＶｉｓｕａｌＦｏｘｐｒｏ６．０，將ＧＩＳ?地理信息系統(tǒng)　應(yīng)用于保安報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。中心微機(jī)接收到報(bào)警信息后，依據(jù)信息內(nèi)容，及時(shí)做出分析判斷，可以以文字形式顯示報(bào)警地點(diǎn)和類型等詳細(xì)信息；以圖形方式顯示事故地點(diǎn)和工作人員前往的最佳路徑的示意地圖；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)當(dāng)前設(shè)備裝置狀態(tài)（如火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的消防力量，附近水源等信息）；記錄事故信息，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)周月季年的警情進(jìn)行分析，并以表格、直方圖等方式顯示，便于中心隨機(jī)查詢和統(tǒng)計(jì)分析。區(qū)域報(bào)警中心規(guī)模較大時(shí)，也可仿照?qǐng)?bào)警指揮中心采用ＧＩＳ系統(tǒng)管理本區(qū)。

    本文介紹的新型報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，充分結(jié)合電話和電力線載波兩種通訊方式的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了二者在報(bào)警系統(tǒng)通訊中的不足，既能實(shí)現(xiàn)快速遠(yuǎn)距離傳送報(bào)警信息，又能隨時(shí)巡檢用戶狀況，以便人員及時(shí)獲得信息處理事故。