一種通用型話務報警及交互控制裝置的製作方法

2023-06-20 03:02:41

本實用新型涉及交互控制報警領域，特別是一種通用型話務報警及交互控制裝置。

背景技術：

傳統的安防監控報警模式是當報警器配備的傳感器檢測到水、火、有毒氣體、非法入侵等信息時，立即觸發聲光報警、簡訊報警和基於移動網際網路的APP報警，但是這些方式都存在著局限性和缺陷。

首先，聲光報警器（又叫聲光警號）是一種用在危險場所，通過聲音和各種光來向人們發出示警信號的一種不會引燃易燃易爆性氣體的報警信號裝置。當被測場所存在有毒氣體、煙霧時，探測器將氣信號轉換成電壓信號或電流信號傳送到報警儀表。當有毒氣體、煙霧濃度超過報警設定值時發生聲光報警信號提示，值班人員及時採取安全措施，避免事故發生。聲光報警器能夠很好的防止爆炸、火災等事故的發生，尤其是對於一些人工作業比較集中的行業，有很好的預防作用，可以最大程度的防止人員的傷亡。但是此類報警器存在一定的局限性，報警距離有限，且無法告知報警類別，只有值班人員到達現場後才能確認警情，適用於人口比較密集的場合。

簡訊報警器是一種將報警信息通過簡訊的信息發送到指定用戶手機的裝置。這種裝置相對聲光報警器，具有實時性高、報警信息詳細，可遠程部署監測。為值班人員做出決策具有重大意義。但是這種報警方式也存在一定的缺陷，發送的簡訊用戶不一定覺察到；通過運營商網絡的的簡訊發送也往往存在一定的時延；另外用戶收到簡訊後也無法進行遠程操作進行實時聯動查詢和進一步遠程控制。

基於移動網際網路的APP報警，即當現場產生報警的時候，通過運營商的數據業務將信息傳輸到伺服器，伺服器進一步傳輸到手機APP進行報警，該報警方式實時性較高，但存在著一定的局限性，例如當用戶的手機數據業務未打開或者停機欠費等情況下，報警信息將不能傳輸到用戶的手機APP中。該方式對手機還有一定的要求，即手機APP必須保持在後臺運行且需要實時通知到主界面才會被用戶及時看到告警信息，對於老人及一些特定的人群，報警的有效性和可靠性並不高。

因此需要一款智能報警器，能實時準確通知報警人員報警種類、報警位置等信息，以便及時處理險情，避免財產損失和人員傷亡，同時報警人員也能實時查詢監控現場環境信息，與現場進行聯動，防範於未然，提高人員管理的信息化水平及實現監控區域動態監管。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種通用型話務報警及交互控制裝置，現場安裝方便，成本低，可跟多種傳感器結合構成不同的報警應用場景。

本實用新型採用以下方案實現： 一種通用型話務報警及交互控制裝置，包括主控模塊以及與其相連的電源模塊、語音播報模塊、音頻解碼模塊、網絡模塊；所述主控模塊具有開關量接口、RS485總線接口，用以外接傳感器；所述主控模塊通過所述網絡模塊或者RS232接口與伺服器通信相連，所述主控模塊通過所述網絡模塊與移動終端或者固定電話通信相連。

進一步地，所述主控模塊採用意法半導體的32位STM32F103C8T6晶片，所述STM32F103C8T6晶片通過SPI接口連接至一外部存儲模塊；所述外部存儲模塊包括SST25VF064C存儲晶片。當配備的傳感器檢測到報警信息時，相關檢測電路通過發送報警信號觸發主控晶片，讓它從待機狀態進入報警狀態，撥通預存中心號碼並通過ARM微處理器控制語音晶片播報相應的語音信息報警或發送簡訊信息報警。用戶收到告警信息後可根據語音提示及時作出決策進行回復，也可主動發送簡訊或撥打號碼實現對報警終端實時數據查詢、參數設置、報警確認等。當收到用戶簡訊或按語言提示進行回復時，主控晶片根據協議解析簡訊內容或通過音頻解碼晶片解析用戶操作，並根據解析結果自動返回用戶操作結果，等待下一步操作指令。主控晶片也可以通過RS232接口與伺服器進行交互，進行系統參數設置，系統運行狀態、參數查詢以及發送簡訊或撥打電話語音報警。

進一步地，所述電源模塊採用DC/DC晶片RT8279GSP以及RT8008-33；其中高電壓輸入採用RT8279GSP晶片，輸入電源寬度為5.5-36V，最大輸出電流為5A，休眠功耗為25uA；低電壓輸入採用RT8008-33晶片，輸入電源寬度為2.5-5.5V，最大輸出電流為600mA，關閉模式電流為0.1uA。

在本實用新型中採用5.5V-36V電源輸入，通過RT8279GSP輸出5V電源，給語音功放晶片HT6871供電，然後通過RT8008-33輸出3.3V電源，為主控晶片STM32F103VET6、語音晶片XFS5152CE、語音解碼晶片、存儲晶片W25Q128FVSIG供電，GPRS模塊MC52ir3由5V串聯M7二極體降壓為4.3V進行供電。

進一步地，所述語音播報模塊採用科大訊飛語音合成晶片XFS5152CE以及音頻功放晶片HT6871；所述主控模塊通過USART串口輸出相應的語音信息到晶片XFS5152CE，採用音頻功放晶片HT6871進行語音輸出；所述語音合成晶片XFS5152CE通過音頻信號線與音頻功放晶片HT6871相連，進行語音信號放大，輸出相應的語音信息。所述晶片XFS5152CE可實現中文、英文語音合成，併集成了語音編碼、解碼功能。所述晶片HT6871是一款低EMI的，防削頂失真的，單聲道免濾波D類音頻功率放大器。

進一步地，所述音頻解碼模塊包括音調解碼器MT8870DS。這款復頻解碼IC可以接收DTMF 信號，並通過數字解碼器將此信號解出按鍵值。主控MCU將根據解碼出來的按鍵值進行邏輯判斷，然後通過UART串口輸出相應的語音信息到XFS5152CE。XFS5152CE通過音頻信號線與HT6871連接，進行語音信號放大，輸出相應的語音信息。

進一步地，所述網絡模塊採用無線GSM模式，使用西門子公司生產的MC52ir3模塊，支持數據、語音、短消息和傳真，AT命令集控制GSM07.05，工作頻率：900/1800MHZ，支持電壓範圍：3.3-4.4V，電流消耗：3.0mA（睡眠）；10.0mA（閒置）；300mA（通話，最高2.0mA）；100uA（掉電）。主控MCU通過UART串口AT指令控制GSM模塊實現簡訊發送、電話通訊功能。

本實用新型為了使用戶能夠更及時的與系統進行交互控制，採用了音頻解碼技術，該技術是一種常見的語音識別技術，其原理是每個手機按鍵都會產生一個唯一的雙音頻信號，音頻解碼模塊接收到DTMF信號後，內部將信號分成高頻帶和低頻帶，並將此信號送至數字解碼器，然後將訊號送至數字解碼器以解出按鍵值，接著將解出的按鍵值以二進位的方式輸出。由於DTMF信號具有編、解碼可靠性高，傳輸誤碼率低等特性，已經廣泛應用於手機語音自助交互中，適用於電話自助查詢、設置報警器狀態、參數及遠程控制。

與現有技術相比，本實用新型在簡訊報警/設置的基礎之上採用語音合成播報技術，使用戶能夠更直觀的了解安全隱患及使一些不會使用現代通訊的老人也可以更快速的學會使用。而音頻解碼技術可以使用戶在接聽到電話報警後能夠更快的對現場進行控制。並且，在家庭監控、環境檢測、工業檢測等多種場合中，本實用新型可以解決傳統技術存在的問題，例如由於距離太長，聲光報警器報警時未能讓用戶知曉；簡訊報警時，用戶未能及時的看到簡訊，而影響安全隱患的處理。並且，本實用新型提供了遠程交互控制的功能，通過簡單的撥號鍵盤來與現場進行交互，使隱患的處理可以更直接、更及時，特別適用於監控區域大、用戶距離系統太遠的場合中。由此可見，本實用新型更具有通用性，可廣泛適用於固定電話、非智慧型手機、智慧型手機等接警終端，此外，所設計的裝置體積小巧，現場安裝方便，成本低，設置方便，可跟多種傳感器結合構成不同的報警應用場景。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的原理框圖。

圖2為本實用新型實施例的具體電路圖。

圖3為本實用新型實施例的業務邏輯工作邏輯流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，本實施例提供了一種通用型話務報警及交互控制裝置，包括主控模塊以及與其相連的電源模塊、語音播報模塊、音頻解碼模塊、網絡模塊；所述主控模塊具有開關量接口、RS485總線接口，用以外接傳感器；所述主控模塊通過所述網絡模塊或者RS232接口與伺服器通信相連，所述主控模塊通過所述網絡模塊與移動終端或者固定電話通信相連。

在本實施例中，所述主控模塊採用意法半導體的32位STM32F103C8T6晶片，所述STM32F103C8T6晶片通過SPI接口連接至一外部存儲模塊；所述外部存儲模塊包括SST25VF064C存儲晶片。當配備的傳感器檢測到報警信息時，相關檢測電路通過發送報警信號觸發主控晶片，讓它從待機狀態進入報警狀態，撥通預存中心號碼並通過ARM微處理器控制語音晶片播報相應的語音信息報警或發送簡訊信息報警。用戶收到告警信息後可根據語音提示及時作出決策進行回復，也可主動發送簡訊或撥打號碼實現對報警終端實時數據查詢、參數設置、報警確認等。當收到用戶簡訊或按語言提示進行回復時，主控晶片根據協議解析簡訊內容或通過音頻解碼晶片解析用戶操作，並根據解析結果自動返回用戶操作結果，等待下一步操作指令。主控晶片也可以通過RS232接口與伺服器進行交互，進行系統參數設置，系統運行狀態、參數查詢以及發送簡訊或撥打電話語音報警。

在本實施例中，所述電源模塊採用DC/DC晶片RT8279GSP以及RT8008-33；其中高電壓輸入採用RT8279GSP晶片，輸入電源寬度為5.5-36V，最大輸出電流為5A，休眠功耗為25uA；低電壓輸入採用RT8008-33晶片，輸入電源寬度為2.5-5.5V，最大輸出電流為600mA，關閉模式電流為0.1uA。

本實施例採用5.5V-36V電源輸入，通過RT8279GSP輸出5V電源，給語音功放晶片HT6871供電，然後通過RT8008-33輸出3.3V電源，為主控晶片STM32F103VET6、語音晶片XFS5152CE、語音解碼晶片、存儲晶片W25Q128FVSIG供電，GPRS模塊MC52ir3由5V串聯M7二極體降壓為4.3V進行供電。

在本實施例中，所述語音播報模塊採用科大訊飛語音合成晶片XFS5152CE以及音頻功放晶片HT6871；所述主控模塊通過USART串口輸出相應的語音信息到晶片XFS5152CE，採用音頻功放晶片HT6871進行語音輸出；所述語音合成晶片XFS5152CE通過音頻信號線與音頻功放晶片HT6871相連，進行語音信號放大，輸出相應的語音信息。所述晶片XFS5152CE可實現中文、英文語音合成，併集成了語音編碼、解碼功能。所述晶片HT6871是一款低EMI的，防削頂失真的，單聲道免濾波D類音頻功率放大器。

在本實施例中，所述音頻解碼模塊包括音調解碼器MT8870DS。這款復頻解碼IC可以接收DTMF 信號，並通過數字解碼器將此信號解出按鍵值。主控MCU將根據解碼出來的按鍵值進行邏輯判斷，然後通過UART串口輸出相應的語音信息到XFS5152CE。XFS5152CE通過音頻信號線與HT6871連接，進行語音信號放大，輸出相應的語音信息。

在本實施例中，所述網絡模塊採用無線GSM模式，使用西門子公司生產的MC52ir3模塊，支持數據、語音、短消息和傳真，AT命令集控制GSM07.05，工作頻率：900/1800MHZ，支持電壓範圍：3.3-4.4V，電流消耗：3.0mA（睡眠）；10.0mA（閒置）；300mA（通話，最高2.0mA）；100uA（掉電）。主控MCU通過UART串口AT指令控制GSM模塊實現簡訊發送、電話通訊功能。

較佳的，本實施例的具體電路圖如圖2所示。

如圖3所示，本實施例的具體工作邏輯與業務邏輯包括簡訊交互流程、電話語音交互流程和串口交互流程。

其中，簡訊交互流程為：當檢測到傳感器數據達到報警閾值或伺服器通過串口下發簡訊報警指令時，系統根據預先保存的報警中心號碼以及報警內容選擇向報警中心發送簡訊報警；用戶收到簡訊告警信息後可作出決策進行回復，也可以主動發送簡訊查詢實時數據、設置系統參數、打開或關閉告警等功能。當系統收到簡訊時，將根據約定協議解析簡訊內容，並對比解析結果對不合法用戶進行過濾，防止惡意用戶非法入侵；對合法用戶則返回操作結果。

電話語音交互流程為：當檢測到傳感器數據達到報警閾值或伺服器通過串口下發電話語音報警指令時，系統根據預先保存的報警中心號碼以及報警內容選擇向報警中心發送電話語音報警；用戶收到告警信息後可根據語音提示及時作出決策進行回復，也可以主動撥號自助查詢實時數據、設置系統參數、打開或關閉告警等功能。系統與用戶建立通話連接後，通過音頻解碼模塊自動解析用戶操作並返回操作結果，然後通過語音模塊播報語音內容，等待用戶進一步操作；若用戶20s無任何操作將自動退出，完成會話。上述操作中只有超級用戶具備修改、查詢系統參數權限，同時為保證通訊信道不被非法侵佔，系統只允許指定用戶組接入，從而保證系統穩定運行並能及時將報警信息傳給用戶。

串口交互流程為：支持上位機通過串口設置、查詢系統工作參數，也可以通過串口測試簡訊、電話語音報警以及系統升級。上位機每發送一次心跳指令，模塊返回當前「模塊空閒」或「模塊忙」。串口通信波特率為115200，數據位8位，停止位1位，無校驗。

值得一提的是，本實用新型保護的是硬體結構，至於設計通信軟體、工作與業務流程不要求保護。以上僅為本實用新型實施例中一個較佳的實施方案。但是，本實用新型並不限於上述實施方案，凡按本實用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產生的功能作用未超出本方案的範圍時，均屬於本實用新型的保護範圍。