结合电力线载波和电话通信的报警网络系统

    摘要：介绍一种报警系统，采用电力线载波和电话通讯相结合的通讯方式，兼有二者优点，与其它报警网络系统比较，不仅功能齐全成本低，系统组织灵活，对所控区域大小选择性强，而且适于小区和报警指挥中心的保安管理，是一种新型的报警网络系统。 

    关键词：报警网络  电力线载波通讯  ＤＴＭＦ收发  单片微型计算机

    随着电子技术的迅猛发展和人们保安意识的提高，安全报警系统得以广泛应用，各类相关产品层出不穷，人们对新产品的性能成本比不断提出更高的要求。

    目前报警网络系统大多采用基于电力线载波或公用电话网的通讯方式。比较这两种方式，电力线载波通讯的优点在于：⑴所有通讯方式中，电力线载波是最直接、最经济的通信媒介。系统所有设备可就近、就地接入电力线，无须重新布线破坏建筑结构及装潢，在安装上适用于早期无报警系统的旧建筑及对旧有报警系统的改造；⑵能够巡检用户，以便及时发现事故隐患，防患于未然，且利于查找事故原因。其缺点为：⑴仅限于单个变压器供电范围内的管理。超出变压器供电范围的设计复杂，且成本较高；⑵不能将警情自动、及时地传至报警中心（如警局、消防队）或用户的手机、寻呼机上，不利于报警中心和用户远距离获得信息。基于公用电话网的报警系统的优点在于：⑴不受供电范围和距离的限制，自动传送警情，且远距离传输可靠性高。⑵可利用现有电话线路设施，成本低。缺点在于：⑴不便于巡检用户；⑵可能与用户的电话通信冲突。因而两种通讯方式各有利弊。

    本文介绍的报警网络系统正是针对这两种通讯方式的利弊，将二者有效结合，不仅充分利用了它们的优点，而且使各自的不足得以完好地弥补。整个系统功能齐全，性能灵活，符合报警网络多方位、多形式、多用途的发展要求。

１ 系统简介

    系统总结构简图如图１所示。

    该系统根据变压器供电范围划分区，单个变压器为一个区。在单个区内，用户与区域中心之间采用电力线载波通讯，其直接经济的优点和巡检用户的功能是现有电话报警系统所不具备的；各区与报警指挥中心和用户手机、寻呼机之间采用公用电话网通讯，充分利用电话报警远距离传输的优势，回避了电力线载波方式受供电范围及距离限制的弊病。

    本系统具有以下性能特点：

    · 实现更完善的功能。既能够远距离快速地传送报警信息，又能实现随时对用户的巡检；

    ·设计简单，利用已有电力线和电话设备设施，成本低，且适于对旧产品的改造；

    ·便于小区和报警中心的保安管理。系统采取集散式控制方式，并对报警信息和异常巡检结果作存储、统计分析等处理。小区可拥有本区发生报警和故障的详细记录，报警中心也可随时调用、分析管辖范围内的所需历史记录；

    ·系统组织灵活，控制范围可大可小，不仅适用于较集中的建筑，如民建住宅小区的治安管理，还适于对零星分布的商业网点及大型商业步行街进行联网保安报警管理。

    系统主要由用户端报警装置、区域报警中心、报警指挥中心三部分组成。其中区域报警中心是本系统的核心，它不仅上传用户端报警信息，而且负责定时巡检用户，对巡检的异常信息报警。下面对区域报警中心作详细的介绍。

２ 区域报警中心

２.１ 硬件设计

    电路框图如图２所示。中心设备采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机为主控单元，通过ＬＭ１８９３芯片实现与各用户端通讯，传输报警和巡检信息。另一端由ＭＴ８８８８芯片通过电话网将报警信息迅速传至报警指挥中心及个人手机、寻呼机上。

    单片机控制继电器开合模拟区域中心电话摘挂机，同时继电器的作用还有：在获得报警信息自动拨号时挂断电话机以防止占线；避免由于单片机故障电话长时间取机。

    语音电路包括语音接口电路、语音处理组件、话筒扬声器等，语音芯片选用ＩＳＤ２５６０，外围少，控制简单，其标准录放时间为６０ｓ。可根据需要分组录放，预置播放次数。

    看门狗电路选用Ｘ２５０４５以防止数据丢失和ＣＰＵ误动作。该芯片将看门狗定时器、电源监控电路与ＥＥＰＲＯＭ三个功能部分集成于单个封装内，可编程操作，可靠性高，功耗低，内含５１２ｂｙｔｅ的ＥＥＰＲＯＭ，用于存储话机号码、系统设置等数据。

    ＡＴ８９Ｃ５１通过串行通讯芯片ＩＣＬ２３２与ＰＣ机串行通信，实现系统的智能化，使操作更加简便易行；电源采用不间断电源ＵＰＳ。

    ＬＭ１８９３是美国国家半导体公司生产的高性能专用电力线载波通信芯片，可实现可靠地半双工电力线数据通信。为避免干扰，本系统的报警与巡检信号分别采用两种载频传输，由ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１．１根据通信种类控制载频的切换。ＬＭ１８９３调制解调数据的输入输出，采用软件状态查询的方式，由ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１．２、Ｐ１．３模拟串行口驱动收发数据。

    ＭＴ８８８８是一种完整的高性能ＤＴＭＦ收发器，不仅能收发ＤＴＭＦ信号，实现自动拨号，还可选择呼叫过程滤波器以检测电话干线上的回铃音、拨号音、忙音等信号音，适合与单片机接口，且外围逻辑电路简单。ＭＴ８８８８芯片ＩＲＱ／ＣＰ端与ＡＴ８９Ｃ５１的ＩＮＴ０连接，通过ＩＮＴ０向单片机发出申请。图３为区域报警中心通讯电路图。

２.２ 软件设计

    ＬＭ１８９３初始化设置在接受报警信号状态；发生警情后，区域中心单片机一旦检测到Ｐ１．２脚的负跳变信号，读取ＬＭ１８９３的报警信息，发出声光报警，显示和语音提示相应警情类别、地点等详细信息，提醒中心值班人员及时根据警情处理事故；单片机上电复位后，定时器０初始化设为模式１每隔１０ｓ产生定时中断，将ＬＭ１８９３置于发送巡检信号状态，采用软件查询方式发送用户分组巡检命令，延时一段时间ＬＭ１８９３置为接收状态，接收用户端返回的巡检结果。若出现异常情况，发出声光报警、显示并存储发生地点、时间等详细信息；报警处理与定时巡检同时发生时，报警处理优先。定时器１则初始化为模式２，作为ＰＣ机与单片机串行通讯的波特率发生器。

    ＭＴ８８８工作在呼叫模式和突发模式来检测信号音和发送报警信息。区域中心根据警情自动拨通指挥报警中心的电话，并按用户预置号码将警情转至个人手机、寻呼机上；预置电话号码分为必选和可选电话，必选电话（如１１０、１１９）由区域中心根据警情自动选择拨打，若未打通则自动进入下次播打的电话行列；可选电话如用户手机、寻呼机，则根据预置总拨通数来控制。

    值班人员可根据所需通过键盘对个别用户的巡检，预置电话号码，输入密码取消报警停止用户端报警的发送等。

    图４为区域中心单片机主流程图及用户巡检和报警处理子流程图。

    下面是ＭＴ８８８８自动拨号报警的部分程序：

    ＤＩＡＬ ＳＴＥＢ Ｐ１．７ ；模拟摘机；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ，＃０ＦＤＦＦＨ ；写控制寄存器ＣＲＡ，ＭＴ８８８８设为呼叫模式；

    ＭＯＶ Ａ ，＃０００２Ｈ

    ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ， Ａ

    ＪＮＢ Ｐ３．２，ＨＡＮＧＯＦＦ ；检测拨号音，否则跳转挂机；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ，＃０ＦＤＦＦＨ ；ＭＴ８８８８设为突发模式；

    ＭＯＶ Ａ，＃０００ＡＨ

    ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ，Ａ

    ＭＯＶ Ａ， ＃００００Ｈ

    ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ，Ａ

    ＬＯＯＰ ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０ ；Ｒ０为存储电话号码的地址指针；

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ ，＃０ＦＣＦＦＨ ；写第一位号码到发送寄存器；

    ＭＯＶＸ ＠ＤＰＴＲ ，Ａ

    ＭＯＶ ＤＰＴＲ ，＃０ＦＤＦＦＨ ；读状态寄存器，判发送寄存器是否已空；

    ＭＯＶＸ Ａ ，＠ＤＰＴＲ

    ＪＮＢ ＡＣＣ．１，ＬＯＯＰ

    ＩＮＣ Ｒ０ ；指针准备接受下一位号码；

    ＪＮＺ Ｒ１，ＬＯＯＰ ；是否发完全部号码；

３ 用户端和报警中心

３.１ 用户端报警装置

    图５为用户端硬件框图。用户端装置以单片机ＡＴ８９Ｃ５１为核心，辅以门窗开关、玻璃破碎、温度、煤气、烟雾及运动人体检测传感器阵列。一旦检测到警情，通过ＬＭ１８９３专用电力线载波通信芯片传输数据，控制自动喷洒、门禁开关、声光报警、继电器（如电源开关）、摄像机及监听探头等报警控制阵列；用户端通过ＬＭ１８９３的收发数据来接受和响应区域中心发来的巡检命令。

３.２ 报警指挥中心

    报警指挥中心的集中报警装置检测到电话网送来的振铃信号后，自动模拟摘机接收报警信息，经串行接口送入中心微机，作相应声光报警、警情分析、变态记录及随机打印等处理。

    中心微机软件要求有良好的人机界面、实时地图显示及绘制等处理功能、强大的记录功能，选用Ｗｉｎ９５／９８、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、汉化ＭａｐＩｎｆｏ４．１（国际标准信息可视化系统，具有强大地图可编辑功能）、ＭａｐＢａｓｉｃ和Ｖｉｓｕａｌ Ｆｏｘｐｒｏ６．０，将ＧＩＳ地理信息系统应用于保安报警网络系统。中心微机接收到报警信息后，依据信息内容，及时做出分析判断，可以以文字形式显示报警地点和类型等详细信息；以图形方式显示事故地点和工作人员前往的最佳路径的示意地图；实时动态显示系统当前设备装置状态（如火灾发生点的消防力量，附近水源等信息）；记录事故信息，建立相应数据库；对周月季年的警情进行分析，并以表格、直方图等方式显示，便于中心随机查询和统计分析。区域报警中心规模较大时，也可仿照报警指挥中心采用ＧＩＳ系统管理本区。

    本文介绍的新型报警网络系统，充分结合电话和电力线载波两种通讯方式的优点，弥补了二者在报警系统通讯中的不足，既能实现快速远距离传送报警信息，又能随时巡检用户状况，以便人员及时获得信息处理事故。