集中抄表系统中数传、语音智能识别器的研制

    摘要：文章在分析了集中秒表系统的结构特点的基础上，结合集中秒表系统的实际情况，介绍了新研制开发的数传、语音智能识别器的主要功能，给出了该数传、语音智能识别器装置的软、硬件设计方案和系统工作过程。

    关键词：DTMF 识别 集中抄表 单片机

随着我国经济建设的不断发展以及居民生活水平的不断提高，居民生活用电的需求量也大幅增长，根据这种用电情况以及用电管理的现代化要求，供电部门对城市、农村居民生活用电的电度计数和电费抄收工作已逐渐采用先进的计算机和通信技术相结合的方式来完成，即要用电子集中抄表方式来代替以往需要大量抄表员挨家挨户去抄收电费的人工抄表方式，从而使工作效率得到极大的提高，而且具有快速、可靠、准确等优点。

1 集中抄表系统结构

集中抄素系统目前通常采用的系统结构如图1所示。该系统主要由安装在居年侧的终端电表数据采集模块和安装在配电变压器侧的数据集中器以及用电收费管理中心的计算机系统组成。

用电收费中心与集中器之间可以采用无线、有线（电话线路）、高压载波等方式进行通信；其中有线方式是利用现有的电话交换网络来进行的，这种方式只需要在集中器和收费中心安装一个Modem即可完成数据的双向传输，并具有安装方便、信道可靠、数据传输速率高的优点，因而具有广泛的应用前景。

2 电话网络集中抄表系统的缺点

利用现有的电话网络作为抄表数据的传输通道有一个不足之处：那就是需要专为抄表通信安装一部专用电话，这样将增加许多额外的费用（电视初装费、每月基本费等），而这显然是一种资源的浪费；如果利用原来已经安装好的电话，虽然可以节约电话费用，但是由于电话不是专用电话，收费中心对集中器进行通信抄表时，在建立通信前，要拨打集中器处的电话，这时用户的电话机也会振铃，用户如果摘机，就可能干扰正常的抄表通信；而如果其它人员要打电话给配变处的用户时，集中器又可能自动摘机，从而影响用户电话的正常使用。如何协调解决这一矛盾呢？笔者在分析了正常通话的电话接续过程中交换机和用户话机间的信号流程之后，设计了一套能自动将收费管理中心的数传和一般语音通话区分开的智能交换装置，这样便很好地解决了上述矛盾，从而成功地将其应用在低压电力载波集中抄表系统中。

3 数传/语音识别器的主要功能

图2所示为数传/语音识别装置的原理框图。该识别器装置主要由DTMF识别、线路接口、铃流电路、开关阵列和MPU组成。

（1）DTMF识别主要用于完成线路接通后的DTMF信号检测，并给MPU提供判别数传和通话的信息，以使MPU能够执行不同的处理操作；

（2）线路接口嘛要用于完成识别器与电话外线的连接，包括振铃检测、摘机与挂机等功能；

（3）铃流电路用于给集中器和用户话机提供振铃信号；

（4）开关阵列由继电器组成，用于连接集中器和用户话机，并在MPU的控制下决定开关的通断；

（5）MPU的任务是采样单片机控制电路各个部分，并根据各个部分送来的信号来完成包括摘机、挂机、振铃及摘机检测等工作。

该数传/语音识别装置中的MPU可采用Atmel公司生产的AT89C2051单片机。它内含2k的程序存储器，16根I/O口线，可以满足控制采集信号的需要；

DTMF识别电路主要由MT8870芯片为中心器件来组成，该芯片具有外围电路简单，可靠性高等优点。

4 系统主要工作过程

4.1 外部电话呼入

当有外部呼叫呼入而使系统中的线路接口检测到70V、25Hz的铃流信号时，系统可将此信号转变为直流信号S0，MPU在检测到有效的S0时，控制信号S1使线路接口以假负载的形式接通外线，外部交换机停止送铃流，线路接通；如果是数传呼叫，则收费中心处的计算机会在拔完相应的电话号码后加拔一个DTMF信号；MPU开启5秒定时器后，允许DTMF识别部分工作，并在此时间内检测是否有DTMF信号检测S5指示。

如果在规定的定时时间内检测到了有效的S5，则判断此次呼叫为数传，随即经S4控制开关网络接通集中器，并接通振铃电路，以向集中器发送振铃信号，同时回送主叫等待单音；然后不断检测S2，等待集中器通信完成后挂机，如果向集中器发送振铃信号6次后集中器仍然没有摘机，则系统自动将电路的各个部分复原，重新等待下一次呼叫。

如果在规定的定时时间内没检测到有效的S5，则判断此次呼叫为正常通话，随即经S4控制开关网络，接通用户话机，并接通振铃电路，向用户话机发送振铃信号，同时回送主叫等待单音；然后不断检测S2，等待用户话机通话完成后挂机，如果向用户话机发送振铃次后用户话机仍然没有摘机，则系统自动将电路各个部分复原，重新等待下一次呼叫。

由于用户话机和集中器平常没有与外线直接相连，而是通过开关网络在MPU的控制下与外线相连，所以外线发来的铃流和识别器自己产生的铃流不会使集中器和用户话机同时振铃，从而避免了数传与通话的相互干扰。

4.2 配变侧的用户话机的通话使用

MPU的主要任务是监视外部呼叫和内部电话呼出，在检测到有效的S3用户摘机信号时，它通过S4控制开关网络来接通用户话机与外部线路的连接，以使用户能够听到交换机送来的拨号音，从而开始正常拨号和通话；在这之后，则MPU开始检测S2，直到用户挂机，若S2有效，则MPU将各个部分电路复原以等待下一次的循环检测呼入和呼出。

5 结束语

该数传/通话智能识别器充分利用了先进的MPU程序实时控制功能，而且电路简洁、程序设计灵活、成本低，并在利用现有的电话网络为传输抄表数据的同时又不会对用户的正常使用电话造成干扰，而且又充分利用了现有的电话信道资源，节约了用户费用，因此可以预见：该数传/通信智能识别器将在集中抄表系统中得到广泛的应用。