上海交通大學(xué) 楊艷娜

1.課題背景

Internet自20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)以來(lái)，一直在以驚人的速度增長(zhǎng)。當(dāng)今的Intemet正不斷地變化著自己的角色，網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的“比特”所代表的內(nèi)容已從原來(lái)單純的“數(shù)據(jù)”逐漸向“多媒體”演變[1]。

目前，將話音轉(zhuǎn)化為IP包的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，集成電路(IC)技術(shù)的發(fā)展使得電話網(wǎng)關(guān)的核心元件ARM微處理器的價(jià)格大幅下降，為電話網(wǎng)關(guān)的實(shí)用化準(zhǔn)備了技術(shù)條件；而VoIP技術(shù)也已從限定在IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部范圍和僅具有話音服務(wù)的PC初級(jí)產(chǎn)品發(fā)展到具有多業(yè)務(wù)、高可靠性以及較好服務(wù)質(zhì)量的含話音、傳真、數(shù)據(jù)傳送功能的電信業(yè)務(wù)。通過(guò)電話網(wǎng)關(guān)組建的家居智能網(wǎng)絡(luò)，以PSTN作為本地用戶的報(bào)警輸出接口，用IP網(wǎng)絡(luò)連接起電話網(wǎng)關(guān)和門口機(jī)，由電話網(wǎng)關(guān)和話機(jī)組成的整體代替了室內(nèi)機(jī)，大大降低了家居智能系統(tǒng)的成本，同時(shí)提高了系統(tǒng)的安全性和隱蔽性。可以預(yù)見，電話網(wǎng)關(guān)的市場(chǎng)潛力是巨大的。

在此背景下，使用電話網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)PSTN和Intemet互通已經(jīng)具有技術(shù)上的可行性和應(yīng)用上的迫切性。國(guó)內(nèi)外的安防知名廠商紛紛投入資金研究開發(fā)電話網(wǎng)關(guān)，以求占據(jù)未來(lái)市場(chǎng)的制高點(diǎn)[2]。

2.電話網(wǎng)關(guān)報(bào)警技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

2.1 按鍵電話機(jī)撥號(hào)原理簡(jiǎn)介

電話機(jī)是電話通信網(wǎng)中最基本、最重要的終端設(shè)備。它的種類很多，在這里只介紹使用最多、最基本的按鍵電話機(jī)[3，4]。

電話機(jī)撥號(hào)電路是由撥號(hào)專用集成電路、鍵盤和外圍電路組成，它可以把鍵盤輸入的號(hào)碼變成相應(yīng)的脈沖或雙音多頻信號(hào)，送到線路上，同時(shí)能發(fā)出靜噪信號(hào)來(lái)消除撥號(hào)時(shí)在受話器中產(chǎn)生的“喀喀”聲。

電話機(jī)有兩種撥號(hào)方式，即脈沖撥號(hào)方式和雙音多頻撥號(hào)方式。在本設(shè)計(jì)中采用雙音多頻撥號(hào)方式。

雙音多頻撥號(hào)方式中的雙音頻是指用兩個(gè)特定的單音頻信號(hào)的組合來(lái)表示數(shù)字或功能。兩個(gè)單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。在雙音多頻電話機(jī)中有16個(gè)按鍵，其中有10個(gè)數(shù)字鍵，6個(gè)功能鍵。按照組合的原理，它必須有8個(gè)不同的單音頻信號(hào)。由于采用的頻率有8種，故又稱之為多頻[5，6，7]。

表1 國(guó)際頻率組合表

表2 各種信號(hào)音結(jié)構(gòu)表

根據(jù)CCITT的建議，國(guó)際上采用如表1的頻率進(jìn)行組合[8]

2.2 程控交換用戶信號(hào)方式

鈴流和信號(hào)音都是由交換局向用戶話機(jī)發(fā)送的信號(hào)，我國(guó)規(guī)定如下：

鈴流源為25HZ正弦波，振鈴為5S斷續(xù)，即1S送，4S斷。信號(hào)音源為450HZ或950HZ正弦波，需要時(shí)還可以有1400HZ信號(hào)音源。

各種信號(hào)音結(jié)構(gòu)如表2所示。

3.電話網(wǎng)關(guān)在智能家居系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)和作用

隨著科技的飛速發(fā)展及生活水平的不斷提高，人們對(duì)智能化家居生活的需求也逐漸增大。越來(lái)越多的智能住宅、智能小區(qū)應(yīng)運(yùn)而生，智能家居得到了眾多開發(fā)商和消費(fèi)者的青睞[11]！

通過(guò)樓宇自控系統(tǒng)(這里指通常所說(shuō)的小BA系統(tǒng)或狹義BA系統(tǒng))，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，以豐富靈活的控制、管理軟件和節(jié)能程序，使建筑物機(jī)電或建筑群內(nèi)的設(shè)備有條不紊、綜合協(xié)調(diào)、科學(xué)地運(yùn)行，從而達(dá)到有效地保證建筑物內(nèi)有舒適的工作環(huán)境、實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)省維護(hù)管理工作量和運(yùn)行費(fèi)用的目的。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展，人類進(jìn)行現(xiàn)代化管理、安全防范的技術(shù)水平也不斷提高。目前，我們已基本上擺脫了“手持武器、瞪大眼睛”的人力機(jī)械防守手段，科技強(qiáng)兵、靠現(xiàn)代技術(shù)武裝自己，提高安全防范的可靠性和效率，其中防盜報(bào)警系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的手段之一。其獨(dú)特的功能是其它安防手段所無(wú)法比擬的。目前已被廣泛應(yīng)用于部隊(duì)、公安機(jī)關(guān)、金額機(jī)構(gòu)、現(xiàn)代化綜合辦公大樓、工廠、商場(chǎng)等領(lǐng)域。

防盜報(bào)警系統(tǒng)是指在一個(gè)或多個(gè)單位構(gòu)成的區(qū)域范圍內(nèi)，采用無(wú)線、專用線或借用線的方式將各種防盜報(bào)警探測(cè)器、報(bào)警控制器等設(shè)備連接構(gòu)成集中報(bào)警信息探測(cè)、傳輸、控制和聲、光響應(yīng)的完整系統(tǒng)。它能及時(shí)發(fā)現(xiàn)警情，并將報(bào)警信息傳送至有關(guān)部門，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)警情、迅速傳遞、快速反應(yīng)。組建一套合理、適用的報(bào)警系統(tǒng)，將起到了預(yù)防、制止和打擊犯罪的重要作用，能使損失減少到最低程度。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是性能可靠，功能強(qiáng)大，安裝簡(jiǎn)單。

圖1 外部電話呼入和遠(yuǎn)程菜單操作流程圖

圖2 智能家居系統(tǒng)呼入操作流程圖

圖3 本地電話機(jī)菜單控制操作流程圖

圖4 電話報(bào)警操作流程圖

電話網(wǎng)關(guān)作為報(bào)警系統(tǒng)的最重要的組成在保證家居安全方面起著不可忽視的主要作用。本章主要是詳細(xì)介紹電話網(wǎng)關(guān)在家居智能系統(tǒng)中的使用。

根據(jù)模塊支持功能的設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)主要的操作流程包括外部電話呼入和遠(yuǎn)程菜單控制操作，智能家居系統(tǒng)呼入操作，本地電話機(jī)菜單控制操作和電話報(bào)警操作四個(gè)主要流程，現(xiàn)詳細(xì)流程如下：

流程1：外部電話呼入和遠(yuǎn)程菜單操作：

當(dāng)電話網(wǎng)關(guān)待機(jī)時(shí)收到外部電話的呼叫，響鈴時(shí)間未到設(shè)置值時(shí)提機(jī)，則電話網(wǎng)關(guān)下的電話機(jī)與外部電話建立通話。若在響鈴時(shí)間到達(dá)設(shè)置的時(shí)間仍未提機(jī)則外部電話切入遠(yuǎn)程菜單操作，可以在輸入用戶密碼后對(duì)電話網(wǎng)關(guān)的報(bào)警功能進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。若電話網(wǎng)關(guān)在與外部電話間通話過(guò)程中收到智能系統(tǒng)的設(shè)備呼叫，則可以按鍵切換系統(tǒng)。見圖1。

流程2：智能家居系統(tǒng)呼入操作：

當(dāng)電話網(wǎng)關(guān)待機(jī)時(shí)收到外部電話的呼叫，響鈴時(shí)間未到設(shè)置值時(shí)提機(jī)，則電話網(wǎng)關(guān)下的電話機(jī)與外部電話建立通話。否則恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。若電話網(wǎng)關(guān)在與智能系統(tǒng)的設(shè)間通話過(guò)程中收到備外部電話呼叫，則可以按鍵切換系統(tǒng)，見圖2。

流程3：本地電話機(jī)菜單控制操作：

本地話機(jī)待機(jī)狀態(tài)下提機(jī)后，按下特殊按鍵后進(jìn)入本地語(yǔ)音設(shè)置，可以設(shè)置用戶密碼，報(bào)警功能啟停用，報(bào)警號(hào)碼，報(bào)警提示音等等。在語(yǔ)音菜單操作過(guò)程中收到外部電話或智能系統(tǒng)的呼叫則中斷當(dāng)前的語(yǔ)音操作，見圖3。

流程4：電話報(bào)警操作：

作為報(bào)警器時(shí)需配置有主室內(nèi)機(jī)，當(dāng)主室內(nèi)機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)至從室內(nèi)機(jī)時(shí)，作為從室內(nèi)機(jī)的電話網(wǎng)關(guān)立即撥叫設(shè)置的電話號(hào)碼，并在被撥電話機(jī)上播放錄制好的報(bào)警提示音，見圖4。

4.總結(jié)

電話網(wǎng)關(guān)在家居智能系統(tǒng)中已不再是單單的一個(gè)報(bào)警器，而是同時(shí)肩負(fù)了室內(nèi)機(jī)和電話機(jī)的功能，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了原有的系統(tǒng)和設(shè)備的多用途化，節(jié)省成本的同時(shí)提供出了一套安全高質(zhì)的家居系統(tǒng)。住宅小區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)的不斷改進(jìn)必將對(duì)智能樓字體系的建設(shè)與發(fā)展和人民生活水平的不斷提高帶來(lái)積極的影響。

[1]夏夢(mèng)芹,曾家智.單線IP電話網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),

[2]尚建榮,基于電話網(wǎng)絡(luò)的報(bào)警系統(tǒng)[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2007年1月第12卷第1期P98-101.

[3]恥蘭惠.電話機(jī)原理與維修.

[4]是迭昌.電話機(jī)原理、使用與維修.

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