摘要：基于現有公共電話網絡，結合射頻無線通信及傳感器技術，設計開發(fā)一種用于校園安防的智能報警系統。系統在探測器端上加入編碼發(fā)射電路，每個探測器編碼由12位組成，編碼信號包括探測器的位置信息和探測器類別信息。報警終端采用無線接收方式接收編碼信號，用單片機軟件譯碼取代專用集成電路芯片硬件譯碼，12位編碼數據位中的位置信息編碼位數和探測器種類編碼位數可根據實際使用場合靈活定義，突破了采用集成芯片譯碼只有4-6位數據位的局限性。實驗結果表明：探測器無線發(fā)送距離為200 m，在8位位置信息碼，4位探測器種類信息碼，每位兩種狀態(tài)的編碼方式下，每個報警終端可接入探測器的數量達256個。
關鍵詞：校園安防；雙音多頻；智能；電話；報警系統
學校作為人才的培養(yǎng)基地，安全問題尤為重要。學校校園具有人員密集且流動量大：功能性建筑多且分布面積廣；貴重教學儀器多且放置分散等特點。如何加強校園的安全防護，提高安防效率是當前亟需解決的問題。傳統的安防通常是通過視頻監(jiān)視系統完成的，視頻監(jiān)控系統雖然實現了實時視頻監(jiān)控、錄像、存儲等功能。但是，由于圖像識別技術的警情識別難度較大，很難從實時的圖像中自動識別出警情發(fā)生，并進行自動報警。而且，視頻監(jiān)控系統難以做到全校園覆蓋，存在監(jiān)控盲區(qū)。所以，研究一種經濟、實用的監(jiān)控及智能報警系統與視頻監(jiān)控系統形成互補，具有十分重要的意義。
本設計以普及的電話線作為傳輸媒介，結合無線傳輸、傳感器及聲光報警技術，實現火災、煤氣、門禁、紅外等實時監(jiān)控，可以彌補視頻監(jiān)控系統的不足。
1 系統結構及原理
系統主要包括無線探測網絡、報警終端和接警中心管理系統3部分，如圖1所示。
無線探測網絡主要由前置探測器組成，包括防盜用熱釋紅外探測器、門磁探測器、緊急報警開關以及防火用煙霧探測器、可燃氣體探測器、CO探測器以及其他探測器等。
報警終端包括無線接收模塊、隔離變換模塊、單片機和電話模塊，其中電話模塊完成DTMF雙音多頻編解碼、自動摘掛機、線路檢測等功能。當用戶設置系統進入設防狀態(tài)后，一旦有警情發(fā)生，例如窗戶被強行打開或者其他安放在房間里的報警探測器被觸發(fā)，探測器編碼電路和無線發(fā)射模塊同時上電，產生無線報警信號。接收電路產生報警中斷，單片機啟動解碼程序解碼，解碼成功后讀出預先設定的電話號碼和用戶信息組成報警信息幀，然后模擬摘機，撥打電話，再監(jiān)測電話的狀態(tài)，等待接警控制系統摘機后，將用戶信息和探測器的位置信息發(fā)往監(jiān)控中心，并聲光報警。如果斷電，報警器自動切換內置的備用電源，繼續(xù)工作。系統還設計有防破壞功能，在設防狀態(tài)下如果電話線被切斷或電話被盜打，則被認為是惡意侵犯，報警器也將聲光報警。
接警控制系統包含接警控制器和中心管理軟件系統，電話線上的來電呼叫使得自動摘掛機電路產生一個中斷信號，觸發(fā)單片機進入中斷服務程序。單片機模擬摘機，在監(jiān)控中心和用戶報警系統間形成了一個通信信道。用戶端和監(jiān)控中心間按照規(guī)定的協議進行通信，完成報警信息的傳輸。單片機系統對外通信主要靠串口，當雙方確認通信完成后，接警控制器掛斷電話，啟動串行通信程序，將收到的報警信息發(fā)給監(jiān)控中心的中心控制計算機，軟件系統依據接收到的報警信息在系統中顯示各種報警參數。
2 硬件電路設計
2．1 探測器編碼發(fā)射電路
目前市面上的電話報警器主要針對單個家庭用戶，報警控制器可接入探測器數目一般是4個左右，而且一般只支持無線接入方式，本系統中的一個報警控制器可接多個探測器，并且支持有線和無線2種接入方式。
為了對系統中各探測器的身份進行識別，在探測器上加入編碼電路，對探測器進行編碼。系統采用集成編碼芯片PT2262，PT2262一共有12位編碼，每位有“1”、“0”、“f”(懸空)3種狀態(tài)，共有531 441種組合。譯碼電路不采用常規(guī)的PT2272譯碼芯片譯碼，而是采用單片機軟件譯碼，增加了編碼格式的靈活性和每個報警控制器可接入探測器的數量。探測器編碼電路如圖2所示，當探測器監(jiān)測到信號到來時，探測器內部處理電路將輸出開關量控制信號使PT2262和無線發(fā)射模塊同時上電，設定的地址碼和數據碼與固定的同步碼組成一組編碼從17腳串行輸出到315 MHz的無線數據發(fā)送模塊。振蕩電阻Rosc用來調節(jié)編碼發(fā)射頻率，適當調高電路工作電源VCC可以增大發(fā)射距離。
2．2 編碼接收隔離電路
接收電路由無線接收模塊和信號變換電路組成。無線接收模塊集無線接收、解調、放大、整形于一體，并能輸出與TTL電平信號兼容的數字信號。信號變換模塊主要完成信號隔離、編碼反相、為單片機提供中斷信號功能，如圖3所示。當接收到編碼信號后，將編碼信號反相(見圖3中Data’端口)，送到單片機P0口進行解碼，同時在INT端產生下降沿，并在整個信號接收過程中保持低電平，當發(fā)送端停止發(fā)送編碼信號后，INT回到高電平，INT端口信號為單片機解碼提供中斷信號。
2．3 報警控制電路
報警控制電路由電話模塊、AT89C51單片機和電源電路組成，如圖4所示。
電話模塊采用成都寶佳電子有限公司的PY-ALL型全功能電話開發(fā)板，它集線路狀態(tài)檢測功能，上位機控制摘機、掛機功能、DTMF檢測功能、信號音檢測等功能于一體，內部自帶MCU微處理器，而且包含RS232模塊，方便和上位機通信。單片機與PY-ALL之間通過串口按照全功能模塊串口協議進行通信，串口波特率為1 200 b／s，數據位8位，停止位1位，無校驗位。
3 軟件設計
本系統軟件包括報警終端單片機程序軟件和接警中心軟件系統。報警終端單片機程序用C語言編寫，采用中斷方式完成。當報警中斷被觸發(fā)，即圖4中INT端有下降沿到來，則立即啟動報警中斷，同時，Data’端送來探測器的編碼信號，中斷服務程序如圖5所示。先對編碼信號進行解碼，如果解碼成功，則撥打接警中心電話，然后以DTMF方式傳送報警信息。其中，圖5只顯示撥打一個設定號碼的流程，實際使用時可根據設置按一定優(yōu)先級撥打多部報警電話。接警中心軟件用Visual C++編寫，系統基于Windows使用MSComm控件通過串口與PYALL通信。如圖6所示，當串口事件發(fā)生時，系統檢測串口輸入數據的信息同步碼，判斷是否和約定的報警信息同步碼格式一致，如果一致，則表示為報警信息，繼續(xù)接收。接收到結尾標志時，檢測校驗結果，正確則進入信息處理模塊，依次分析報警信息的ID號、警種信息和位置信息并在輔窗口中顯示。
4 結束語
本系統采用無線與有線相結合的方式完成智能遠程報警功能。系統只在報警期間占用電話線路，報警結束后系統與電話線路脫離，不影響電話機的正常使用，可以和電話機并聯使用，若有警情發(fā)生而電話線路被占用，則先強制發(fā)送掛機命令，完成報警。采用電話網進行通信，無需重新布線，成本低廉。系統不僅可以和校園視頻監(jiān)控形成互補，還可以推廣應用于倉庫、商場、醫(yī)院、辦公樓等場所的安全防范，有廣闊的發(fā)展前景。
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