基于PSTN 的城市電梯安全呼叫系統(tǒng)設計

1 引言

電梯是現(xiàn)代高層建筑不可或缺的垂直交通工具，如何保證電梯安全、可靠的運行，已受到社會的廣泛關注。目前我國市場上產(chǎn)品多采用傳統(tǒng)的點對點的對講通訊方式，功能單一，通話質(zhì)量、可靠性都較差。當電梯故障發(fā)生時，不能及時有效的傳遞乘客的呼救信息。本文設計了一種基于公共電話網(wǎng)（PSTN） 的城市電梯安全呼叫系統(tǒng)，致力于在現(xiàn)有基礎上進行改造，提高系統(tǒng)可靠性，并實現(xiàn)電梯群的內(nèi)部呼叫網(wǎng)絡與外界通信，借助于覆蓋面廣的公共電話網(wǎng)實現(xiàn)將單個電梯群納入城市安全管理體系。

圖2-1 電梯安全呼叫系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡模型 

2 系統(tǒng)簡介

本文所設計的城市電梯安全呼叫系統(tǒng)實現(xiàn)于小區(qū)電梯安全呼叫網(wǎng)絡之上，整個系統(tǒng)分為四部分，分別為遠程監(jiān)控中心的專線電話、管理主機、機房電話和電梯分機，通信模型如圖2-1 所示。遠程監(jiān)控中心的專線電話采用普通電話，管理主機為臺式機型，放置在小區(qū)管理中心，通過公共電話網(wǎng)與遠程監(jiān)控中心的專線電話相連,帶一個公共電話號碼，是內(nèi)部通話系統(tǒng)與外部連接中轉站；機房對講機安裝在電梯機房內(nèi)，采用壁掛式，是管理主機與電梯分機的通信中轉站，向上可通過內(nèi)部總線與管理主機連接，向下通過電梯總線共可連接2 部電梯的6 部電梯分機；電梯分機分為安裝于電梯轎廂內(nèi)的免提式轎廂分機、安裝于電梯轎廂頂部的轎頂分機和安裝于電梯井道底部的底坑分機，后兩者為手柄式。

當出現(xiàn)緊急情況時，如電梯關人事件，乘客按下轎廂面板上的“緊急呼叫鍵”，機房電話和管理主機會同時響應，任意接聽。管理主機中預先設置有多個遠程監(jiān)控中心的專線電話號碼，當內(nèi)部通話網(wǎng)絡無人接聽時，自動轉接至遠程監(jiān)控中心的專線電話上，如遇忙音可循環(huán)撥打備用電話，直至撥通。同時遠程監(jiān)控中心可通過普通專線電話呼叫系統(tǒng)內(nèi)部任意通話裝置，實現(xiàn)“ 一條鏈路”原則的三方通話，而不受同層其它對講裝置干擾。當通話出現(xiàn)沖突時，上級單位擁有通話優(yōu)先權。

3 管理主機部分設計

管理主機為臺式機型，安裝在小區(qū)管理中心，向下通過內(nèi)部總線與機房電話連接，向上通過公共電話網(wǎng)與遠程監(jiān)控中心的專線電話相連，是整個系統(tǒng)的核心部分。

3.1 管理主機硬件設計

管理主機的硬件框圖如圖3-1 所示， 包括通話電路、摘機檢測電路、振鈴控制電路、鍵盤、液晶顯示電路、EEPROM電路、實時時鐘電路、DTMF收發(fā)電路、公網(wǎng)接口電路、語音電路和交換電路，主控芯片采用菲利浦公司的32 位ARM7 微控制器LPC2114。

圖 3-1 管理主機硬件框圖 [!--empirenews.page--]

3.2 管理主機軟件設計

管理主機軟件部分選用uC/OS-II 操作系統(tǒng)，將其移植到LPC2114 處理器上，移植過程在此不作討論。主程序流程框圖如圖3-2 所示。

圖 3-2 管理主機主程序流程圖

根據(jù)功能要求，劃分系統(tǒng)任務為：液晶顯示任務、按鍵檢測任務、設置/查詢?nèi)蝿?、信號音檢測任務、號碼分析任務、系統(tǒng)自檢任務及通話任務等七個任務。 1) 液晶顯示任務

每隔1 秒從時鐘芯片DS1302 讀取當前時鐘，根據(jù)當前狀態(tài)指示液晶顯示不同內(nèi)容，待機狀態(tài)下顯示系統(tǒng)日期和時鐘，通話狀態(tài)下顯示通話時間。 2) 按鍵檢測任務

鍵盤掃描任務不斷掃描按鍵，如果檢測到按鍵，記錄鍵值并延時20 毫秒，20 毫秒后仍有按鍵并且鍵值與之前相同時判斷為有效按鍵，通過調(diào)用OSMboxPost(KeyMbox,0,&err)函數(shù)將有效鍵值發(fā)送到鍵值消息郵箱KeyMbox，由其他任務取用。 3) 設置/查詢?nèi)蝿?

當按下SET 鍵時，產(chǎn)生外部中斷EINT1，其中斷服務程序喚醒設置/查詢?nèi)蝿?。根?jù)系統(tǒng)輸入的號碼，可分別進入系統(tǒng)時鐘設置、遠程呼叫中心專線電話設置、自動轉外線延時時間設置、系統(tǒng)自動監(jiān)測范圍設置。

進入預置狀態(tài)后，設置/查詢?nèi)蝿照{(diào)用OSMboxPend(KeyMbox,20, &err)，等待按鍵， 根據(jù)輸入的首位按鍵，進入相應設置功能的子程序。如按下“8”鍵，進入設置轉外線呼叫延時子程序；按“9” 鍵進入設置遠程監(jiān)控中心號碼子程序；按“0” 鍵進入設置系統(tǒng)時間子程序；按“1” 鍵進入設置自檢范圍子程序；按“上翻/下翻”鍵進入查詢通話記錄子程序；按“查詢”鍵進入查詢未接電話子程序；長按“查詢”鍵3 秒進入自檢結果查詢子程序。 4) 信號音檢測任務

當有公共電話網(wǎng)外線呼入或內(nèi)部網(wǎng)絡轉撥遠程監(jiān)控中心時，通話任務喚醒信號音檢測任務。任務通過采集LM567 芯片的輸出引腳，并根據(jù)信號音的信號標準判斷是否忙音及回鈴音，以事件標志的形式反饋給通話任務，使其進行自動掛機處理及記錄通話時間。 5) 號碼分析任務

當有電梯分機呼叫時，管理主機的MT8870 芯片接收DTMF 信號，并產(chǎn)生EINT3 外部中斷。根據(jù)內(nèi)部通信約定，一幀數(shù)據(jù)包括起始碼、分機號、校驗碼及結束碼。在EINT3 的中斷服務程序中，將收到的數(shù)據(jù)存入數(shù)組，如果收到結束碼就表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，通過OSMboxPost()函數(shù)將數(shù)組首地址發(fā)送到已創(chuàng)建好的InCallMbox 消息郵箱，并且喚醒號碼分析任務。

在號碼分析任務中，通過調(diào)用OSMboxPend(InC allMbox,0,&err)來取得先前中斷中存入的數(shù)組數(shù)據(jù)，對號碼進行檢查并校驗，如號碼正確則發(fā)送給通話任務，最后掛起自身任務。6) 通話任務

當用戶摘機或有公網(wǎng)外線呼入時會產(chǎn)生摘機中斷和振鈴中斷，在各自的中斷服務程序中調(diào)用OSFlagPost()函數(shù)以事件標志的形式通知通話任務。

在通話任務中，任務不斷查詢當前的事件標志，根據(jù)有無摘機、是否有振鈴、有無內(nèi)部呼叫等，來判斷主機當前的狀態(tài)，進入相應處理子程序。如收到內(nèi)線呼叫碼并且通過號碼分析任務檢驗，則表示有內(nèi)線呼叫請求，進入內(nèi)線呼叫本機處理程序；如有振鈴中斷，表示有外線呼入請求，進入外線呼叫本機處理程序；如果本機未通話且處于摘機狀態(tài)，則進入本地呼叫內(nèi)外線處理程序。這里給出了內(nèi)線呼叫主機處理程序的流程圖，如圖3-3 所示。 [!--empirenews.page--]

圖3 -3 內(nèi)線呼叫本地程序流程

7) 系統(tǒng)自檢任務

當實時時鐘到了系統(tǒng)定時自檢的時間或用戶手動自檢時，將喚醒系統(tǒng)自檢任務。任務依次向每個分機發(fā)送內(nèi)部規(guī)定的查詢碼，接收到分機應答表示分機通信正常，否則表示分機通信故障，最后將自檢結果存入EEPROM。

4 結束語

本文作者的創(chuàng)新點在于：在傳統(tǒng)的小區(qū)電梯安全呼叫網(wǎng)絡的基礎上，對其進行改造，可進行“電梯分機-機房電話-小區(qū)管理主機”的一條鏈路式的三方通話，提高了可靠性和安全性，并可通過公共電話網(wǎng)與遠程監(jiān)控中心連接，將單個電梯群納入城市安全管理體系。該系統(tǒng)工程布線簡單，使用維護簡便，比較符合我國當前電梯呼叫類產(chǎn)品的市場需要。經(jīng)實驗室測試，此系統(tǒng)已經(jīng)能正常工作。