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1 前言 火災報警網絡監(jiān)控器是火災報警系統與城市火災報警網絡監(jiān)控中心的一個中間設備，它完成火災報警系統和城市火災報警網絡監(jiān)控中心之間的信息轉發(fā)。城市火災報警網絡監(jiān)控中心只有通過火災報警網絡監(jiān)控器才能將整個城市的火災報警系統連成一個火災報警監(jiān)控網絡，達到快速掌握城市火警動態(tài)的目的。城市火災報警網絡的組成如圖1所示。 傳統的城市火災報警網絡一般是基于PTSN網絡(公用電話網)通過DTMF信號進行通訊的。火災報警網絡監(jiān)控器利用modem芯片發(fā)送和接收DTMF信號，網絡監(jiān)控中心利用語音卡等設備發(fā)送和接收DTMF信號，利用PTSN網絡實現的城市火災報警網絡實現低成本，通訊可靠性高的特點，所以得到了廣泛的應用。但在實際使用過程中也發(fā)現了一些不足，網絡監(jiān)控器使用的電話線如果與用戶電話線同線時會出現影響用戶正常通話的情況，為了通訊可靠需要開通獨立的專用電話，這又增加了另布電話線等額外工作量。而且有線連接的電話線也更容易受到人為等外界因素的影響，出現線路通訊故障而影響到系統的可靠運行。如果能利用無線GSM網絡來實現網絡監(jiān)控器與監(jiān)控中心的通訊應該是很好的選擇。但出于早期的GSM網絡通訊可靠性不高，網絡覆蓋面也比較窄，而且通訊資費又很貴，所以一直不能得到實際的應用。 如今，隨著無線移動通訊技術的快速發(fā)展，基于GSM網絡的無線移動通訊技術日益完善，通訊可靠性進一步提高，網絡覆蓋面得到擴大，而且通訊資費也已經與有線電話相當，甚至更低。所以在城市火災報警網絡中利用GSM網絡進行通訊應該是切實可行的。 2、網絡監(jiān)控器的工作原理 2.1 報警發(fā)送 網絡監(jiān)控器通過RS232/485通訊接口時刻監(jiān)聽著火災報警控制器發(fā)出的各種報警信號，當接收到火災報警控制器發(fā)送來得報警信息時，監(jiān)控器將進行聲音、指示燈提示，顯示屏顯示當前報警內容，同時進入報警發(fā)送延時。 在延時階段，用戶可以通過鍵盤操作對報警信息的真?zhèn)芜M行確認，監(jiān)控器再將經過人工確認的報警信息轉換為規(guī)定的通訊格式上傳至城市火災報警網絡監(jiān)控中心，監(jiān)控器的指示燈、顯示屏同時顯示通訊過程中的提示信息。如果在延時階段用戶沒有進行任何判別操作，延時結束，監(jiān)控器向網絡監(jiān)控中心發(fā)送未經過人工確認的報警信息。 如果數據沒有上傳成功，監(jiān)控器重新選擇另一個監(jiān)控中心號碼撥號，顯示屏顯示重新上傳信息。如此重復，直到將數據成功上傳或呼叫完所有的目標號碼。如果呼叫了所有目標號碼，數據也沒有成功上傳，顯示屏顯示上傳失敗信息。 2.2 接收數據 監(jiān)控中心可以遠程設置監(jiān)控器的工程參數：自動報名時間、監(jiān)控器時間、報警延時、振鈴和回鈴次數。對監(jiān)控器進行點名呼叫、對現場值班人員進行查崗。 當監(jiān)控器檢測到呼叫的電話，并經過“握手驗證”確定了呼叫電話的合法性后，監(jiān)控器指示燈、顯示屏顯示通訊過程中的提示信息，監(jiān)控器開始接收監(jiān)控中心的數據信息。數據接收完成后，監(jiān)控器將對數據進行處理，并將處理結果返回給呼叫方，通訊結束。 2.3 監(jiān)控器設置 用戶可以通過鍵盤和顯示屏設置工程參數：振鈴和回鈴次數、用戶編碼、城市代碼、報警延時、監(jiān)控器時間、用戶密碼、查閱歷史紀錄。 3、網絡監(jiān)控器的硬件設計 主要包括GSM模塊接口電路、DTMF信號解調電路、上位機接口電路、LCM電路、電源電路及MCU控制電路，硬件框圖如圖2所示。 在監(jiān)控器的設計中使用GSM模塊完成和固定電話之間DTMF信號的傳輸， 由于GSM網絡支持通過GSM模塊通過信令發(fā)送DTMF信號，但不支持GSM模塊直接解碼DTMF信號，所以在監(jiān)控器的設計中必須增加DTMF解碼電路，對GSM模塊音頻輸出接口輸出的信號進行解碼。 3.1 DTMF信號解碼電路 通過DTMF信號編解碼專用集成芯片MT8888C實現DTMF信號解碼，MT8888C具有適合與MSC51系列單片機接口的讀寫信號，其信號輸入接口就與GSM模塊音頻輸出接口連接，如圖3所示。 3.2 GSM模塊接口電路 GSM模塊采用西門子的TC35i模塊。TC35i模塊具有標準的MODEM串行控制接口，MCU使用AT命令控制其工作，有電話呼入時模塊的RING引腳會輸出相應的電平變化信號給MCU檢測。 3.3上位機接口電路 監(jiān)控器通過RS232/RS485接口與上位機通訊。為了避免上位機通過接口電路輸入干擾噪聲，影響DTMF電路的工作，使用光藕對接口信號隔離。 3.4 電源電路 以市電220VAC供電，通過變壓器隔離出路低壓交流電源，經過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，分別為GSM模塊，單片機系統和光藕隔離部分供電。 3.5 MCU控制電路 采用WINBOND的W77E58P單片機，該單片機內置兩個USRT接口，分別分配給GSM模塊和上位機通訊使用。使用看門狗電路確保程序的可靠運行，使用外部RAM作為發(fā)送數據的緩存器，EEPROM保存工作參數。 4、網絡監(jiān)控器的軟件設計 單片機通過AT指令對TC35i模塊進行初始化和發(fā)送DTMF信號。由MT8888C解碼TC35i模塊輸出的DTMF信號。終端設備軟件工作流程如圖4所示。 監(jiān)控器控制程序使用C51語言實現，開發(fā)速度快、結構化強、可維護性好。 單片機上電復位后首先進行初始化，包括設置串口工作方式、波特率、以及變量和標志位初值。然后，通過串口1對TC35i模塊初始化，檢查如SIM卡情況、GSM網絡信號強度等。然后監(jiān)控器就進入檢測循環(huán)，檢測是否收到了火災報警控制器發(fā)送來的報警信號和外部電話呼入信號。 如果收到了火災報警控制器發(fā)送來的報警信號后，就顯示提示信息，等待用戶進行人工確認，在人工確認或延時時間已到后，就通過AT命令控制TC35i模塊撥號呼叫監(jiān)控中心，如果呼叫失敗就重復呼叫，呼叫成功后就將通信固定格式組成的DTMF報警信號發(fā)送到監(jiān)控中心。如果監(jiān)控中心接收失敗，沒有發(fā)回接收響應信號，就重新撥號呼叫監(jiān)控中心進行上傳。完成后就返回檢測循環(huán)。 如果檢測到有外部電話呼入，就對模塊RING腳輸出的振鈴信號進行計數，等待固定的振鈴次數后就接通電話，對呼入電話進行合法性驗證，同時顯示相應的提示信息。如果不是監(jiān)空中心呼入的電話就掛機返回檢測循環(huán);如果確認是監(jiān)控中心的電話就等待接收監(jiān)控中心發(fā)來的數據命令，并對命令進行相應的處理，完成后返回檢測循環(huán)。 5、結果及分析 分別把三臺樣機放置在三個現場進行了為其一個月的試運行測試，測試期間由值班人員每天不定期人為制造上傳報警數據，測試結果統計如表1所示。 試運行測試得到的結果是比較好的，只有2號和3號樣機在試運行過程中出現了共計3次的上傳失敗情況，分析原因主要是因為運行行期間設置的目標電話號碼過少，只設置了2個目標電話號碼(全部設置怕影響正常的通訊)，網絡監(jiān)控中心電話占線所至。運行測試表明，實際的運行應該可以得到滿意的效果。 6、結論 基于GSM網絡的火災報警網絡監(jiān)控器采用GSM網絡的語音信道完成了與網絡監(jiān)控中心的通訊，形象的說就是移動電話與固定電話間的語音通訊。GSM網絡的火災報警網絡監(jiān)控器在設計中既考慮到與現有城市火災報警網絡的兼容性(考慮到一些老用戶不會馬上淘汰原來得PTSN設備)，也考慮到了通訊的是實時性和可靠性。這樣，新的基于GSM網絡的火災報警網絡監(jiān)控器既能無縫的與原有城市火災報警網絡兼容，同時完成了向GSM網絡的升級，而且監(jiān)控中心無須升級，節(jié)省改造成本。 |
