李小偉，潘永雄，杜小偉

（廣東工業(yè)大學 物 理與光電工程學院，廣東 廣 州510006）

在社會治安形勢尚未徹底好轉(zhuǎn)前，入屋盜竊、搶劫案件不時發(fā)生。常見的防盜網(wǎng)、防盜門、防盜鎖等被動防盜設施效果有限，并沒有給住戶帶來真正的安全，反而影響了市容、埋下了消防隱患。在這種情況下，各類防盜報警設備銷量猛增，但多數(shù)防盜報警主機只能通過固話線路向外發(fā)送警情信息。據(jù)報道，在多數(shù)惡性入屋犯罪事件中，犯罪分子一般先提前破壞大門外布線規(guī)范、一眼就能找到固話線路，后才擇機撬門或開鎖入屋[1]。在這種情況下，報警主機除了借助警號阻嚇外，無法將警情送出。為避免固話斷線發(fā)送不了警情的弊端，個別品牌防盜報警器內(nèi)置GSM模塊，借助移動網(wǎng)絡通信[2]。然而這類主機價格昂貴，日常維護費用大，普及率不高。因此，如何在防盜報警器中增加成本低廉、通信可靠的話線斷線呼救系統(tǒng)成了一種必然趨勢。

1 系統(tǒng)硬件電路

話線斷線無線呼救系統(tǒng)硬件電路由話線斷線檢測電路、本地話機摘機檢測電路、無線發(fā)射電路（調(diào)制方式、載波頻率與報警主機內(nèi)的無線接收模塊相同）等部分組成[3-4]，如圖1所示。

圖1 斷線無線呼救系統(tǒng)硬件框圖

圖2 話線斷線與摘機檢測電路

本地電話摘機檢測電路由電阻R4、R5以及U2、U3組成。用戶摘機時，話機電流流經(jīng)R4，只要話機電流不小于15 mA[5]，則R4上的壓降必定大于1.23 V，PC817光耦內(nèi)發(fā)光二極管可靠導通。R4取值范圍在82～100 Ω之間，過大則話機電壓偏小，影響話機通話；反之，太小則可能造成其上壓降小于1.2 V，PC817不能可靠導通。R5為發(fā)光二極管限流電阻，阻值在51～100 Ω之間。由于無法確定外線極性，需要由U2、U3的發(fā)光二極管反向并聯(lián)構成雙極性檢測，這樣無論L1為正極還是L2為正極均可保證在摘機狀態(tài)下U2、U3總有一個處于導通狀態(tài)。

外線經(jīng)二極管VD1～VD4構成的極性變換電路后得到極性固定的饋電電壓，加到U1光耦的1、2引腳。在掛機狀態(tài)下，15 V穩(wěn)壓二極管VDZ擊穿，光耦內(nèi)發(fā)光二極管電流約0.4 mA（交換機饋電約為48 V），光敏三極管飽和導通，輸出高電平，表示話線正常；反之，如果斷線或掛接在外線上的其他話機被摘機等原因，則極性變換電路輸出電壓必定小于12 V，穩(wěn)壓二極管截止，光耦內(nèi)光敏三極管也截止輸出低電平。

有效通信距離與發(fā)射功率、天線形狀與尺寸、載波頻率、接收模塊靈敏度等因素有關。即使采用2SC3356小功率發(fā)射管，對于一個設計優(yōu)良的ASK調(diào)制發(fā)射電路（發(fā)射功率在4～6 mW之間），有效接收距離也小于200 m（開闊地帶）。

圖3 ASK調(diào)制的無線發(fā)射電路

因為防盜報警主機內(nèi)一般已有無線接收、解調(diào)電路（其主要任務是接收無線探頭、遙控器發(fā)出的編碼信息），因此無須額外的無線接收、解調(diào)電路。

2 通信協(xié)議

2.1 呼救信息

在住房商品化時代，鄰居之間電話號碼、主機編號等均涉及個人隱私，因此斷線后，呼救方必須提供接警中心用戶編號（6位BCD碼。注：報警主機普遍采用C.ID協(xié)議與接警中心通信，而C.ID協(xié)議中用戶編號最多6位）警情代碼、被觸發(fā)的防區(qū)號、機主本地電話號碼（不能用接警中心用戶編號作為鄰居主機撥通后告知機主的語音信息，原因是機主不熟悉該編號，只能用機主本地電話號碼）、用戶手機、小靈通或辦公室固定電話號碼等信息。為減少無線信道占用時間，將以上信息分3幀（每幀64 bit）送無線發(fā)射模塊。相應的，接收方收到鄰居呼救信號后，必須給出相應的應答信號，以便呼救方感知呼救信號是否已被附近同類主機可靠接收，同時阻止其他主機撥打呼救主機對應的機主電話，避免“一機呼救多機響應”現(xiàn)象。同樣為盡可能減少信道占用時間，應答信息幀為32 bit（由1字節(jié)標識信息和3字節(jié)接警中心用戶編號組成）。

2.2 信息幀格式與調(diào)制方式

呼救信息幀格式與應答信息幀格式如表1所示。

為了能夠直接利用報警主機內(nèi)無線接收、解調(diào)電路完成呼救信號接收與解調(diào)，呼救信號調(diào)試方式、載波頻率與系統(tǒng)內(nèi)其他無線發(fā)射設備相同。例如，當系統(tǒng)其他無線發(fā)射設備采用315 MHz ASK調(diào)制方式，信息幀編碼方式[6]與2262編碼器[4]兼容時，可利用信息幀同步頭脈寬比的大小來區(qū)分信息類型。由于2262編碼器同步頭脈寬比為1：32（高低電平時間為4∶124），那么呼救信息同步頭脈寬比可選定為1∶10（高低電平時間為4∶36），相應地應答信息同步頭脈寬比選定為1∶17（高低電平時間為4∶64），如圖4所示。

圖4 不同信息幀同步頭脈寬比

表1 呼救信息幀格式與應答信息幀格式

圖中α為比例系數(shù)，與PT2262器件頻率有關。這樣利用軟件解碼方式，不難分辨、處理以上三類信息[7-8]。

3 信息收發(fā)與處理流程

話線斷線處理過程大致如圖5所示。話線斷線時，檢測主機當前狀態(tài)，在撤防狀態(tài)時，則觸發(fā)蜂鳴器斷續(xù)鳴叫；在布防狀態(tài)時，則初始化、等待信道空閑。當有空閑信道時，依次發(fā)送3幀呼救信息，然后初始化等待應答信號時間、觸發(fā)警號鳴響。與此同時等待附近同類主機的應答信號。在特定時間內(nèi)沒有應答信號，呼救次數(shù)減1。次數(shù)未減到0則繼續(xù)等待信道空閑，然后發(fā)送呼救信息；如果呼救信息減到0則退出。

如果主機接收到附近主機的呼救成功的信息（應答標志為0x13），表示呼救成功，然后退出。

如果主機接收到附近主機響應（應答標志為0x15），表示附近主機轉(zhuǎn)發(fā)的第一個呼救沒人響應，則判斷呼救次數(shù)，接著選擇下一個用戶電話號碼并發(fā)送呼救信息的第2幀。然后再等待應答信號直到有用戶響應或呼救次數(shù)減到0退出。

如果主機接收到附近主機的呼救成功信息（應答標志為0x11），則表示附近主機響應但接收的信息有誤，則依次發(fā)送3幀呼救信息。再次判斷呼救次數(shù)、等待應答標志轉(zhuǎn)到相應的處理過程。

斷線呼救信息接收處理過程大致如圖6所示。為保證通信的可靠性，在發(fā)送斷線信息、應答信號前，可利用報警主機內(nèi)的無線接收電路探測無線信道是否處于空閑狀態(tài)。

4 結(jié)束語

圖6 斷線呼救信息接收處理流程

圖5 話線斷線處理流程

本文介紹的話線斷線無線呼救系統(tǒng)硬件電路簡單、成本低廉，軟件設計、調(diào)試容易。自2005年以來，先后將該系統(tǒng)應用于多家防盜報警設備生產(chǎn)廠商委托開發(fā)的8款防盜報警主機中，實踐表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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