有線電視保安系統的製作方法
2023-07-15 05:05:31 1
專利名稱：有線電視保安系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，特別涉及一種以有線電視混合式光纖同軸網路為傳送路徑的保安系統。
提供實時的警報訊號回傳及斷線偵測能力。主要的設計方法是在有線電視訂戶端設置現有商用的保安主機(可偵測火警、偷盜、瓦斯、急救等訊號)再加裝自行研發的住戶端介面、前端介面與CATV(有線電視)保安主機，串成具有雙向通訊的保安環境。在有線電視前端須架設對稱通訊模組及資料收集器與有線電視保安訂戶資料管理系統簡稱(MIS)。住戶端須裝設對稱通訊模組及住戶端介面。
長久以來，保安系統的運作模式是由保安公司將保安監控設備安裝於住戶端，再由電信網路(PSTN)與保安公司的主機連接。網路一般是由電信公司提供，可採用專線式或撥接式。因此，警報訊號的傳送是由電信網路作為媒介。大多數集合式大樓的電信箱均置於樓梯間，若電信網路因各種因素而斷線，將使住戶端保安監控設備無法將訊息傳送到保安公司。因此，各保安系統的開發公司均致力於斷線偵測，以確保住戶與保安公司的訊息傳送無誤。對於專線式用戶可直接進行偵測，但其租用成本高。撥接式用戶若欲實時偵測用戶，每月的租用成本將大為提高。
近幾年來，臺灣的有線電視裝接率已達75％以上。各系統業者取得籌設許可後，均致力於網路系統的架設。為了顧及信號品質及成本因素，業者均以混合式光纖軸網路為主要布線模式。用以每個光節點裝接500至3000個用戶，同軸部分則以不超過兩個延伸放大器為原則。由於網路架構是以群組(Group)方式建構，因此未來發展成雙向網路，將有較佳的通訊品質。
本發明的目的在於提出一種由保安監控設施、一住戶端介面、一分配線網路、一前端界面CATV保安主機及一有線電視保安訂戶信號管理系統所組成的有線電視保安系統，並採用輪詢及中斷兩種通訊模式，使災害發生的危害程度降至最低。而且更可提高CATV(有線電視)網路的使用率，可有效地提高網路實時修護能力，對於服務導向的有線電視業者將可提高其服務品質，從而解決了現有技術所存的問題。
本發明提出一種有線電視保安系統，其特徵在於可以經由有線電視(CATV)網路傳送保安警報訊號，主要是在住戶家中現有的商用保安主機端，增加具有雙向傳輸能力的有線電視數據介面；同時，有線電視前端亦增設對稱的有線電視數據介面，採用雙向互通的通訊模式可精確地將住戶端警報訊號傳送到前端，達到保安的功能，並透過實時互通模式達到斷線偵測的能力；該系統包括有一保安監控設施、一住戶端介面、一分配線網路、一前端介面、CATV保安主機與一有線電視保安訂戶資料管理系統配合而成，並採用輪詢及中斷兩種通訊模式。
本發明所說的輪詢模式是用於斷線偵測，其運作模式可由有線電視保安訂戶資料管理系統，將合法的使用者下載到保安主機，再由保安主機針對合法訂戶的住戶端介面做一對一輪詢，以確保無斷線問題發生。
為了避免輪詢的等待時間太長造成延遲，於每輪詢16個住戶端後，可送出64個時隙，若此時已輪詢過，但有警報發生的保安監控設施，可於此時間進行傳送，其傳送的原則是住戶端介面產生介於1至64間的隨機數，若其數字與時隙數字相同則可進行傳送。
本發明所說的中斷模式，它可用於當住戶端的保安監控設施警報發生時，經由住戶端介面通知位於前端的保安主機。
本發明所說的住戶端介面可包括有保安介面轉換電路、高頻調製電路、雙相位轉換電路、解雙相位電路、微處理器及指撥識別器，其中該保安介面轉換電路整合保安監控設施的信號外，必須將數位訊號轉換成模擬信號，而該雙相位電路是為了避免數位訊號的直流位準影響到高頻調變電路，將RS232信號轉換成雙相位信號，以去除送至高頻調製器的直流成分，使得高頻調製信號的平均頻率等於中心頻率；該高頻調製電路是接收自保安主機所送來的模擬信號，並轉換成雙相位信號，再由解雙相位電路還原成數位訊號，送到微處理器進行信號識別；同時，為了方便保安主機於住戶端介面進行輪詢，每部住戶端介面均包括有指撥識別器作為該住戶的住址識別。所說的指撥識別器，它可包括有12個bits(比特)。
所說的有線電視保安系統的數字雙相位編碼方法，其特徵在於可包括以下步驟a、設定轉換速度，並將數字雙相位輸出設為Hi；b、判斷RS232的訊號是否有轉態；c、若轉態則將晶片內計數器清零，否則運用單晶片內含的計數器使其值累加1；d、再判斷是否大於31，若算出大於值31則表示輸出為數字雙相位Hi；則將雙相位輸出取補數；若計數器的值介於15～31間，則將雙相位輸出設為Low。
所說的有線電視保安系統的數字雙相位解碼方法，其特徵在於可包括以下步驟a、利用偵測邊緣技術，判斷測試位元是否轉態；b、若無轉態則計數器加1後，再重回步驟a進行下一次判斷；c、若測試使位元轉態旦計數器的計數值大於31，則RS232電位是輸出Hi邏輯，若數值介於15～31則RS232輸出Low邏輯。
上述的轉換速度設定可為19200bps。
本發明所說的住戶端系統，其軟體流程可包括有主程序流程步驟，警報偵測流程步驟及通訊流程步驟三部分。
主程序流程方法，其步驟可為如下a、初值及參數設定；b、讀取指撥識別碼的位址碼；c、設定中斷向量及權限；d、判斷是否為輪詢命令，是則執行步驟e，否則執行步驟I；e、延遲15ms使射頻電路趨於穩定；f、判斷有無警報，若無警報則執行步驟g，否則執行h；g、傳送輪詢ACK信號至資料收集器，並清除輪詢旗標後結束；h、送出警報資料至資料收集器並設定已傳送的警報旗標後結束；i、判斷命令是否為時隙，若是則執行步驟k，否則結束；
j、判斷警報旗標有無設定，若有則執行步驟j，否則結束；k、比較時隙數字是否與自行產生的隨機數相同，若相同則執行步驟i，否則結束。
I、延遲15ms使射頻電路趨於穩定，並送出警報資料至資料收集器後結束。
警報流程方法，其步驟可為如下a、進行火災偵測，若發生火災則設定警報為火災，之後執行步驟e，否則執行步驟b；b、進行紅外線偵測，若發生紅外線侵入則設定警報為紅外線侵入，之後執行步驟e，否則執行步驟c；c、進行瓦斯偵測，若發生瓦斯外洩則設定警報為瓦斯外洩，之後執行步驟e，否則執行步驟d；d、進行大門磁簧迴路偵測，若發生磁簧異常現象則設定警報為磁簧異常，之後執行步驟e，否則執行步驟f；e、將上述偵測結果合併成警報資料，並設定警報旗標為1後，重回前述的主程式流程中傳送；f、表示前述各偵測均無發生，則清除警報旗標後結束。
通訊流程方法，其步驟可為如下a、傳送模式設定；b、判斷是否為本住戶端介面的輪詢命令，若是，通知主流程回應輪詢ACK信號命令，執行步驟c，否則執行步驟f；c、判斷位址碼是否正確，若正確則執行步驟d，否則即判定為接收錯誤而要重新接收；d、判斷計數值總合是否正確，若正確則執行e，否則即判定為接收錯誤而要重新接收；e設定輪詢旗標1後結束；f、判斷是否為時隙命令，若為時隙則執行步驟g，否則執行步驟；g、儲存時隙數字以供主流程進行判讀；h、判斷是否為接收到保安主機回應警報信號，是則將警報旗標清除後結束，否則直接結束。
通訊流程方法的傳送模式得速率可為9600Bandrate(波特率)。
所說的住戶端介面的規格可包括有(1)調變方式FSK(2)波特率9600bps(比特/秒)(3)通訊方式全雙工(4)頻率上行8.02MHz，下行89.02Mhz(5)調頻偏移量±20Khz pp(6)頻寬200Khz以內(7)編碼方式雙相位(biphase)(8)用戶端發射機輸出off(關)時，信號衰減度大於70dB(9)用戶端發射機輸出on(開)/off(關)切換穩動定時間小於1ms
本發明所說的住刻端介面可包括有發射部分及接收部分。
所說的發射部分，包括有雙相位信號編碼、基頻整形電路、壓控振蕩器、輸出ON/OFF開關控制信號、ON/OFF開關、濾波器及雙向器；上送數據資料經雙相位信號編碼後，再經基頻整形電路，去除高頻暫態部分，並調整適當大小後，加至壓控振蕩器作FSK調製，輸出經濾波器以限制頻寬，而由雙向器輸出；同時，為了使多戶端共用同一上行頻道，在用戶端的FSK發射器部分加入輸出ON/OFF開關控制信號，它透過控制壓控振蕩器及放大器電晶體的偏壓，達到輸出信號控制ON/OFF開關的作用。所說的壓控振蕩器，可採用具有良好的溫度特性的陶瓷振蕩子所作成，以避免壓控振蕩器的中心頻率偏移。
所說的接收部分，可包括有雙向器、89.02MHz帶通濾波器、81MHz石英晶體、混頻器、8.02MHz帶通濾器、18.72MHz石英晶體、10.7MHz帶通濾波器、正交解調器、限幅器及雙相位信號解碼；由雙向器接收下行89.02MHz頻道的FSK信號，先經89.02MHz帶通濾波器去除假象頻率成分。經濾波後信號藉由混頻器再與81MHz石英晶體振蕩信號混頻，將FSK信號移至8.2MHz，而由8.02MHz帶通濾波器取出，8.02MHz帶通FSK信號再藉混頻器與18.72MHz石英晶體振蕩混頻後，以一10.7MHz陶瓷濾波器取出中頻FSK信號，再以正交解調器取出基頻信號，經限幅器、雙相位信號解碼後，取回數據資料。
本發明所說的前端高頻雙向數據介面，它可包括有發射部分和接收部分。
所說的發射部分，它可包括有雙相位信號編碼、基頻整形電路、壓控振蕩器、帶通濾波器、81MHz石英振蕩器、89.02MHz帶通濾波器及雙向器；該雙相位信號編碼後經基頻整形電路去除高頻暫態成分，並調整適當大小後，加至壓控振蕩器作FSK調變，輸出經帶通濾波器以限制頻寬，8.02MHz的FSK信號再經一混頻器與一81MHz石英振蕩信號相乘，將頻率轉移至下行頻率89.02MHz，經帶通濾波器去除其它頻率成分後便送至雙向器輸出。
所說的接收部分，可包括有雙向器、8.02Mhz帶通濾波器、18.72MHz石英振蕩器、混頻器、10.7MHz帶通濾波器、正交FM解調製電路、限幅器及雙相位信號解調器，經由雙向器送入的FSK信號一經8.02MHz帶通濾波器取出後，經混頻器與一18.72MHz石英晶體振蕩信號混頻，經一10.7MHz帶通濾波器將頻率移至10.7MHz，此中頻(10.7MHz)FSK信號以一正交FM解調製電路解調，經正交解調後的信號經限幅器整形為數位訊號後，送至雙相位信號解調器便可得回數據資料。所說的解調電路可採用自動偏壓方式，即將解調後信號的直流成分歸零，此電路配合發射端的雙相位編碼，而可解決FM正交解調器的中心頻率漂移問題。
本發明所說的保安主機主要功能，是將再現的群組住戶端保安監控設施所偵測的警報信號，經由上鏈迴路傳送並加以收集，以保留最新的住戶狀態供個人電腦進行讀取顯示，可包括有通訊介面、第一中央處理器、第二中央處理器、存儲器及雙相位電路，其中第一中央處理器主要是監聽來自PC端的命令，並予以適當的回應，並且透過第二中央處理器存取資料庫中收集的資料；第二中央處理器主要是依據資料庫中的客戶名單、向下線的終端客戶發出查詢的命令，以隨時檢查終端客戶的保安系統狀況，並把該狀況記錄，等待適當時機再經由第一中央處理器送至上線操作人員，存儲器是提供客戶名單及客戶狀態的記錄使用；雙相位電路將來自第二中央處理器的TTL位準訊號轉換成FSK的訊號送至前端的下載對稱通訊FSK模組，或者將來自上載對稱通訊FSK模組的訊號轉換至TTL位準訊號，送回第二中央處理器。
所說的第二中央處理器存取資料庫中收集資料的傳送速率可為19200bps。所說的第二中央處理器對下線資料的傳送，其速率可為9600bps。
所說的存儲器記憶體可有32K bytes的容量，提供客戶名單及客戶狀態的記錄使用。所說的通訊介面，可採用RS485作為和PC之間通訊的管道，而可使保安主機採用並聯的方式連接多組保安主機，共同和PC之間收送資訊。
所說的保安主機系統軟體流程方法，其步驟可為如下a.判斷PC端是否有命令；若有命令則執行步驟b，否則執行步驟e；b.進行PC端資料解碼及處理；c.判斷是否為資料庫的處理，若是則執行步驟d，否則重回步驟a；d.處理資料庫後重回步驟a；e.向終端用戶發出輪詢指令；f.判斷是否有回應，若有回應則執行步驟g，否則將錯誤記錄於資料庫中後重返步驟a；g.記錄所得到的狀態；h.判斷是否輪詢完畢，若完畢則執行步驟i，否則重返步驟e；i.送出64個時隙指令；j.判斷是否有回應，若有回應則執行步驟k，否則重返步驟a；k.記錄回應的狀態後重返步驟a。
整形為數位訊號後，送至雙相位信號解調器可得回數據資料。
本發明的特點是利用主要是傳送電視節目的有線電視網路，再增加保安功能的附加價值，更提高CATV(有線電視)網路的使用率。並將斷線偵測技術用於網路實時監控的用途，不但可有效地提高網路實時修護能力，對於服務導向的有線電視業者將可提高其服務品質。而且達到保安的功能，並採用輪詢及中斷兩種通訊模式，使該保安監控設施用以偵測住戶端如火警、偷盜、瓦斯、急救等訊號，透過住戶端介面經由有線電視的分配線路網傳送至前端介面，使前端介面能判斷該信號的定義，聯絡保安勤務中心或透過電話網路與醫院、警局或消防隊，使災害發生的危害程度降至最低。
附圖簡要說明
圖1為本發明有線電視保安系統的系統架構圖。
圖2為本發明的住戶端介面系統架構圖。
圖3為本發明採用數位雙相位編碼圖。
圖4為本發明中的數位雙相位編碼程式流程圖。
圖5為本發明中的數位雙相位解碼程式流程圖。
圖6、7、8為本發明的住戶端系統軟體程序流程圖。
圖9為本發明的住戶端高頻雙向數據介面方塊圖。
圖10為本發明的前端高頻雙向數據介面方塊圖。
圖11為本發明的保安主機端頭介面方塊圖。
圖12為本發明的保安主機介面系統軟體流程圖。
現在結合上述各附圖來進一步說明本發明的較佳具體實施例。
本發明有線電視保安系統的系統架構如圖1所示，它主要是包括一組商用的保安監控設施11、一住戶端介面12、一分配線網路13、一前端介面14、CATV保安主機15與一有線電視保安訂戶資料管理系統(MIS)16配合而成。其中，分配線網路13是以每個光節點裝接500至3000個用戶分群管理為原則。於每個光節點處裝設一保安主機14的端頭介面，負責收集下轄3000用戶的保安訊號。本發明為了達到資料不流失且快速地通知保安人員，本系統將分別採用輪詢及中斷兩種通訊模式。其中輪詢用於斷線偵測，其運作模式由有線電視保安訂戶資料管理系統16，將合法的訂戶下載到保安主機15，再由保安主機15針對合法訂戶的住戶端介面12做一對一輪詢，以確保無斷線問題發生。中斷模式則用於當住戶端的保安監控設施11警報發生時，經由住戶端介面12通知位於前端的保安主機15，為了避免輪詢的等待時間太長造成延遲。本通訊規格特別於每輪詢16個住戶端後，會送出64個時隙(Time Slot)，若此時已輪詢過，但有警報發生的保安監控設施11，可與此時間進行傳送，其傳送的原則是住戶端介面12產生介於1至64間的隨機數，若其數字與時隙數字相同則可進行傳送。為了避免固定衝撞發生，住戶端介面12特別設計隨機數產生程序。當衝撞發生時則退回重新產生。使用本通訊格式可改善光節點滿載(3000部)之下，住戶端介面輪詢時，剛輪詢過但發生警報的住戶端介面12必須等到該光節點所轄的其他2999個住戶輪完才能送警報的缺點。為了完整說明通訊流程，特以三種狀況為例說明1、住戶端沒有警報訊號時此時由保安主機15送來的偵測訊號可視為斷線偵測用途。若此時無警報發生則住戶端介面12會回應一個標示無斷線的訊號。若此時發生警報則此住戶端介面12具有先傳送的權利。
2、一個保安監控設施11有警報若此時恰有輪詢信號，則住戶端介面12可將警報訊號送出。若未等到輪詢信號但時隙已送達，則可比較隨機數所產生的數字與時隙是否相同，若相同則將警報信號送出。若不相同則再產生一隨機數，等待時隙或輪詢信號到來再行傳送。
3、兩個以上保安監控設施11有警報其傳送流程同一個保安監控設施11有警報模式。若大量的警報信號產生，使得每次時隙均有兩個以上保安監控設施11欲傳送警報信號，而造成信號衝撞。此最差情況發生時，保安監控設施11的警報仍可於保安主機15輪詢該住戶端介面12時傳送警報信號，因此本發明不會造成警報流失，或反應太慢的情況發生。
本發明的住戶端介面系統架構如圖2所示，由於有線電視網路所傳送的信號為模擬信號，因此住戶端介面12除了由保安介面轉換電路26整合保安監控設施11的信號外，必須將數位訊號轉換成模擬信號，為了避免數位訊號的直流位準影響到高頻調變電路22，因此採用此雙相位轉換電路24(其編碼方式如圖3所示)，將RS232信號轉換成雙相位信號，以去除送至高頻調製器22的直流成分，使得高頻調變信號的平均頻率等於中心頻率。同理，接收自保安主機15所送來的模擬信號經由高頻解調變電路21轉換成雙相位信號後，再由解雙相位電路23還原成數位訊號，送到微處理器25進行信號識別。為了方便保安主機15於住戶端介面12進行輪詢，每部住戶端介面12均包括12個bits(比特)的指撥識別器27作為該住戶住址識別。
本發明的數字雙相位編碼程式流程如圖4所示，為了簡化住戶端介面的體積以及修改的彈性，本系統採用單晶片作為專用的轉換集成電路IC。如圖所示，由於雙相位編碼低位元有高(Hi)及低(Low)的變化，因此將轉換速度設定為19200bps 41，並將數字雙相位輸出設為Hi 42。判斷RS232的訊號是否有轉態43，若轉態則將晶片內計數器清除，否則運用單晶片內含的計數器使其值累加1，判斷是否大於31，若算出大於值31則表示輸出為數字雙相位Hi；則將雙相位輸出取補數45；若計數器的值介於15～31間46，則將雙相位輸出設為Low的模式47。
為本發明中的數字雙相位解碼程序流程如圖5所示，將轉換速度定為19200bps，利用偵測邊緣技術51，判斷測試位元是否轉態，若無轉態則計數器加1後再進行下一次判斷，若測試使位元轉態且計數器的計數值大於31 52，則RS232電位是輸出Hi邏輯53，若數值介於15～31 54則RS232輸出Low邏輯55。
本發明的住戶端系統軟體程序流程如圖6～8所示，它可分為三部分一主程序流程圖6；一警報偵測流程圖7；一通訊流程圖8。主程式流程圖6中，步驟611～613，為系統參數設定，其中包括有初值及參數設定611，讀取指撥辨識碼的位址碼612及設定中斷向量及權限613。再判斷是否為輪詢命令614。若是，則延遲15ms使射頻電路趨於穩定615，再判斷有無警報618，若無，則傳送輪詢ACK信號(polling-ACK)616至資料收集器，並清除輪詢旗標617；若有警報；則送出警報資料619至資料收集器並設定已傳送的警報旗標620。若非輪詢命令，則判斷命令是否為時隙621，若是，則判斷警報旗標有無設定622，若有警報，先比較時隙數字是否與自行產生的隨機數相同623，若數字相同則延遲15ms使射頻電路趨於穩定624，並送出警報資料625至資料收集器。
圖7為警報偵測流程圖。本程序為每1ms執行一次621及產生隨機數碼622，用來判斷有無警報發生，其中623、624為火災偵測，625、626為紅外線偵測；627、628為瓦斯偵測；629、630為防盜偵測。將上述偵測結果合併成警報資料631，並設定警報旗標為1 632，再於主程序流程圖6中傳送。若前述各偵測均無發生時，則清除警報旗標623。
圖8為通訊流程圖，本通訊流程主要是作為保安主機與本住戶端介面命令的溝通。當傳送模式設定631後，判斷是否為本住戶端介面12的輪詢命令632。若是，則通知主程序流程回應輪詢ACK信號命令632～635。若為時隙命令，則將時隙數字儲存以供主程式流程進行判讀636～637。若接收到保安主機回應警報信號接收完成，則將警報旗標清除638～639。
本發明的住戶端高頻雙向數據介面方塊圖如圖9所示，本發明是透過有線電視網路將用戶與前端間的資料互相傳遞。由於傳輸媒介為HFC網路，必須將斷線偵測及警報回傳的訊號調變到符合有線電視上行頻段(5～35MHz)。因此本發明研製出一套對稱式通訊模組。可分為用戶段的下行FSK解調器與上行FSK調變器。配合本發明採用的分時多工通訊協定，所有的用戶可共用同一上行頻道與一下送頻道，其規格與設計如下(1)調變方式FSK
(2)波特率(Baud rate)9600bps(比特/秒)(3)通訊方式全雙工(4)頻率上行8.02MHz，下行89.02Mhz(5)調變偏移量±20KHz pp(6)頻寬200KHz以內(7)編碼方式雙相位(biphase)(8)用戶端發射機輸出off(關)時，信號衰減度大於70dB(9)用戶端發射機輸出on(開)/off(關)切換穩動定時間小於1ms為了詳細描述工作原理，現將電路分成發射部分與接收部分。
(1)發射部分將雙相位信號編碼701後，再經基頻整形電路702，去除高頻暫態部分，並調整適當大小(對應至±20KHz頻率偏移)後，加至壓控振蕩器(VCO)703作FSK調變。為了避免VCO的中心頻率偏移，採用陶瓷振蕩子作成VCO，其具有良好的溫度特性。中心頻率8.02MHz，FSK頻率偏移為±20KHz。輸出經濾波器706以限制頻寬。為了使多戶端共用同一上行頻道，在用戶端的FSK發射器部分加入輸出ON/OFF開關控制信號704，它透過控制VCO及放大器電晶體的偏壓，達到輸出信號控制ON/OFF開關705的作用。從控制信號轉態至輸出信號ON/OFF達到穩態，時間小於1ms，因此可快速地將上行頻道使用權由一用戶轉至另一用戶。當輸出OFF時，信號至少衰減70dB。
(2)接收部分其接收下行89.02MHz頻道的FSK信號。信號從雙向器717取出後，先經89.02MHz帶通濾波器716去除假象頻率成分。經濾波後信號藉由混頻器714，再與81MHz石英晶體振蕩信號混頻715，將FSK信號移至8.2MHz，經8.02MHz帶通濾波器713取出。8.02MHz帶通FSK信號再藉混頻器711與18.72MHz石英晶體振蕩器712混頻，以一10.7MHz陶瓷帶通濾波器710取出中頻FSK信號。再以正交FM解調器709取出基頻信號，經限幅器708、雙相位解碼(Biphase)707後，取回數據資料。
如圖10所示，它為本發明的前端高頻雙向數據介面方塊圖。其工作原理描述如下(1)發射部分雙相位信號編碼801後再經基頻整形電路802，去除高頻暫態成分，並調整適當大小(對應至±20KHz頻率偏移)後，加至壓控振蕩器(VCO)803作FSK調變。為了避免VCO的中心頻率漂移，採用陶瓷振蕩子作成的VCO，其具有良好的溫度特性。中心頻率8.02MHz，FSK頻率偏移±20KHz。輸出經帶通濾波器804以限制頻寬。8.02MHz的FSK信號再經一混頻器(mixer)806與一81MHz石英振蕩器805信號相乘，將頻率轉移至下行頻率89.02MHz，經帶通濾波器807去除其它頻率成分後便送至雙向器808輸出。
(2)接收部分由雙向器808送入的FSK信號一經8.02MHz帶通濾波器809取出後，經混頻器810與一18.72MHz石英晶體振蕩信號混頻811，經一陶瓷濾波器濾波812將頻率移至10.7MHz。此中頻(10.7MHz)FSK信號以一正交FM解調變電路解調813。解調電路採用自動偏壓方式，即將解調後信號的直流成分歸零，此電路配合發射端的Biphase編碼，可解決FM正交解調器的中心頻率漂移問題。經正交解調後的信號經限幅器(Slicer，即一位準比較器)814整形為數位訊號後，送至雙相位信號解調器815便可得回數據資料。
如圖11所示，它為本發明的保安主機端頭介面方塊圖。保安主機的端頭介面，其主要功能是將負責的群組住戶端保安監控設施所偵測的警報信號，經由上鏈迴路傳送並加以收集，以保留最新的住戶狀態以供個人電腦(PC)進行讀取顯示。本機透過RS48591作為和PC之間通訊的管道，並且因為RS485的規格使得本介面可以採用並聯的方式連接多組保安主機的端頭介面電路，共同和保安PC之間收送資訊。由於採用分群管理，因此斷線輪詢的工作均由保安主機(PC)負責。但為確保合法用戶的權利，以及輪詢時不必要的時間浪費，因此輪詢的對象是由保安PC端下載(Download)到資料收集器中。如此的運作模式將可減少輸出入流量(I/O Traffic)。當斷線發生時，端頭介面會保留此訊號，由於保安PC端僅管理64部端頭介面，且傳輸速率為19200bps，因此保安PC會很快的得知斷線發生。採用此模式主要是避免同時多部端頭介面偵測到斷線，若同時實時傳出將造成信號衝撞的問題。其工作原理如後所述；CPU A 92主要是監聽來自PC端的命令，並予以適當的回應，並且透過CPU B 93存取資料庫中收集的資料。這部分的傳送速率為19200bps。CPU B 93主要是依據資料庫的客戶名單，向下線的終端客戶發出查詢的命令，以隨時檢查終端客戶的保安系統狀況，並把該狀況記錄，等待適當的時機再經由CPU A 92送至上線操作人員，CPU B 93對下線資料的傳送速率為9600bps。存儲器94(MEMORY)有32K bytes的容量，提供客戶名單及客戶狀態的記錄使用。雙相位(Biphase)電路95將來自CPU B 93的TTL位準訊號轉換成FSK的訊號送至前端的下載(Download)對稱通訊FSK模組，或者將來自上載(Upload)對稱通訊FSK模組的訊號轉換至TTL位準訊號，送回CPU B 93。
本發明的保安主機介面系統軟體流程如圖12所示，因CATV保安主機介面內含雙CPU，因此軟體流程亦分為PC端通訊與住戶端介面通訊兩種。首先判斷PC端是否有命令(A01)。若有，則進行命令解碼及資料處理A09～A11。若PC端無命令則針對合法住戶端介面進行輪詢A02，並判斷是否有回應A03，若有回應則記錄所得資料並回送確認信號A03～A05，若時隙內有回應，則記錄所得資料並回送確認信號A06～A08。
以上所述內容與所舉實施例的附圖，僅是本發明較佳實施範例，大凡知悉此技藝的人士，依照本發明的精神作成的各種變化與修飾，仍應包含在本發明的權利範圍之內。
權利要求
1.一種有線電視保安系統，其特徵在於該系統包括有一保安監控設施、一住戶端介面、一分配線網路、一前端介面、CATV保安主機與一有線電視保安訂戶資料管理系統配合而成，並採用輪詢及中斷兩種通訊模式。
2.按照權利要求1所說的有線電視保安系統的輪詢模式方法，其特徵在於是用於斷線偵測，其運作模式由有線電視保安訂戶資料管理系統，將合法的使用者下載到保安主機，再由保安主機針對合法訂戶的住戶端介面做一對一輪詢，以確保無斷線問題發生。
3.按照權利要求2所說的有線電視保安系統的輪詢模式方法，其特徵在於，為了避免輪詢的等待時間太長造成延遲，於每輪詢16個住戶端後，會送出64個時隙，若此時已輪詢過，但有警報發生的保安監控設施，可於此時間進行傳送，其傳送的原則是住戶端介面產生介於1至64間的隨機數，若其數字與時隙數字相同則可進行傳送。
4.按照權利要求1所說的有線電視保安系統的中斷模式方法，其特徵在於是用於當住戶端的保安監控設施警報發生時，經由住戶端介面通知位於前端的保安主機。
5.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的住戶端介面包括有保安介面轉換電路、高頻調製電路、雙相位轉換電路、解雙相位電路、微處理器及指撥識別器。
6.按照權利要求5所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的指撥識別器，它包括有12個bits(比特)。
7.按照權利要求1所說的有線電視保安系統的數字雙相位編碼方法，其特徵在於包括以下步驟a、設定轉換速度，並將數字雙相位輸出設為Hi；b、判斷RS232的訊號是否有轉態；c、若轉態則將晶片內計數器清零，否則運用單晶片內含的計數器使其值累加1；d、再判斷是否大於31，若算出大於值31則表示輸出為數字雙相位Hi；則將雙相位輸出取補數；若計數器的值介於15～31間，則將雙相位輸出設為Low。
8.按照權利要求7所說的有線電視保安系統的數字雙相位編碼方法，其特徵在於，所說的轉換速度設定為19200bps。
9.按照權利要求1所說的有線電視保安系統的數字雙相位解碼方法，其特徵在於包括以下步驟a、利用偵測邊緣技術，判斷測試位元是否轉態；b、若無轉態則計數器加1後，再重回步驟a進行下一次判斷；c、若測試使位元轉態旦計數器的計數值大於31，則RS232電位是輸出Hi邏輯，若數值介於15～31則RS232輸出Low邏輯。
10.按照權利要求9所說的有線電視保安系統的數字雙相位解碼方法，其特徵在於，所說的轉換速度，它設定為19200bps。
11.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的住戶端系統，其軟體流程包括有主程序流程步驟，警報偵測流程步驟及通訊流程步驟三部分。
12.按照權利要求11所說的有線電視保安系統的主程序流程方法，其步驟如下a、初值及參數設定；b、讀取指撥識別碼的位址碼；c、設定中斷向量及權限；d、判斷是否為輪詢命令，是則執行步驟e，否則執行步驟I；e、延遲15ms使射頻電路趨於穩定；f、判斷有無警報，若無警報則執行步驟g，否則執行h；g、傳送輪詢ACK信號至資料收集器，並清除輪詢旗標後結束；h、送出警報資料至資料收集器並設定已傳送的警報旗標後結束；i、判斷命令是否為時隙，若是則執行步驟k，否則結束；j、判斷警報旗標有無設定，若有則執行步驟j，否則結束；k、比較時隙數字是否與自行產生的隨機數相同，若相同則執行步驟i，否則結束。I、延遲15ms使射頻電路趨於穩定，並送出警報資料至資料收集器後結束。
13.按照權利要求11所說的有線電視保安系統的警報流程方法，其步驟如下a、進行火災偵測，若發生火災則設定警報為火災，之後執行步驟e，否則執行步驟b；b、進行紅外線偵測，若發生紅外線侵入則設定警報為紅外線侵入，之後執行步驟e，否則執行步驟c；c、進行瓦斯偵測，若發生瓦斯外洩則設定警報為瓦斯外洩，之後執行步驟e，否則執行步驟d；d、進行大門磁簧迴路偵測，若發生磁簧異常現象則設定警報為磁簧異常，之後執行步驟e，否則執行步驟f；e、將上述偵測結果合併成警報資料，並設定警報旗標為1後，重回前述的主程式流程中傳送；f、表示前述各偵測均無發生，則清除警報旗標後結束。
14.按照權利要求11的說的有線電視保安系統的通訊流程方法，其步驟如下a、傳送模式設定；b、判斷是否為本住戶端介面的輪詢命令，若是，通知主流程回應輪詢ACK信號命令，執行步驟c，否則執行步驟f；c、判斷位址碼是否正確，若正確則執行步驟d，否則即判定為接收錯誤而要重新接收；d、判斷計數值總合是否正確，若正確則執行e，否則即判定為接收錯誤而要重新接收；e、設定輪詢旗標1後結束；f、判斷是否為時隙命令，若為時隙則執行步驟g，否則執行步驟；g、儲存時隙數字以供主流程進行判讀；h、判斷是否為接收到保安主機回應警報信號，是則將警報旗標清除後結束，否則直接結束。
15.按照權利要求14所說的有線電視保安系統的通訊流程方法，其特徵在於，所說的傳送模式得速率為9600Bandrate(波特率)。
16.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的住戶端介面的規格包括有(1)調變方式FSK(2)波特率9600bps(比特/秒)(3)通訊方式全雙工(4)頻率上行8.02MHz，下行89.02Mhz(5)調頻偏移量±20Khz pp(6)頻寬200Khz以內(7)編碼方式雙相位(biphase)(8)用戶端發射機輸出off(關)時，信號衰減度大於70dB(9)用戶端發射機輸出on(開)/off(關)切換穩動定時間小於1ms
17.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的住刻端介面包括有發射部分及接收部分。
18.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的發射部分，包括有雙相位信號編碼、基頻整形電路、壓控振蕩器、輸出ON/OFF開關控制信號、ON/OFFF開關、濾波器及雙向器。
19.按照權利要求18所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的壓控振蕩器，採用具有良好的溫度特性的陶瓷振蕩子所作成，以避免壓控振蕩器的中心頻率偏移。
20.按照權利要求17所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的接收部分，包括有雙向器、89.02MHz帶通濾波器、81MHz石英晶體、混頻器、8.02MHz帶通濾器、18.72MHz石英晶體、10.7MHz帶通濾波器、正交解調器、限幅器及雙相位信號解碼。
21.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的前端高頻雙向數據介面，它包括有發射部分和接收部分。
22.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的發射部分，它包括有雙相位信號編碼、基頻整形電路、壓控振蕩器、帶通濾波器、81MHz石英振蕩器、89.02MHz帶通濾波器及雙向器。
23.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的接收部分，包括有雙向器、8.02Mhz帶通濾波器、18.72MHz石英振蕩器、混頻器、10.7MHz帶通濾波器、正交FM解調製電路、限幅器及雙相位信號解調器。
24.按照權利要求23所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的解調電路採用自動偏壓方式，即將解調後信號的直流成分歸零，此電路配合發射端的雙相位編碼。
25.按照權利要求1所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的保安主機，包括有通訊介面，監聽來自PC端的命令，並予以適當的回應的第一中央處理器，依據資料庫中的客戶名單、向下線的終端客戶發出查詢的命令，以隨時檢查終端客戶的保安系統狀況的第二中央處理器，提供客戶名單及客戶狀態的記錄使用的存儲器，以及將來自第二中央處理器的TTL位準訊號轉換成FSK的訊號送至前端的下載對稱通訊FSK模組，或者將來自上載對稱通訊FSK模組的訊號轉換至TTL位準訊號，送回第二中央處理器的雙相位電路。
26.按照權利要求25所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的第二中央處理器存取資料庫中收集資料的傳送速率為19200bps。
27.按照權利要求25所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的第二中央處理器對下線資料的傳送，其速率為9600bps。
28.按照權利要求25所說的有線電視保安系統，其特徵在於，所說的存儲器記憶體有32K bytes的容量，提供客戶名單及客戶狀態的記錄使用。
29.按照權利要求25所說的有線電視保安系統，其特徵在於所說的通訊介面，是採用RS485作為和PC之間通訊的管道。
30.按照權利要求25所說的有線電視保安系統的保安主機系統軟體流程方法，其步驟如下l.判斷PC端是否有命令；若有命令則執行步驟b，否則執行步驟e；m.進行PC端資料解碼及處理；n.判斷是否為資料庫的處理，若是則執行步驟d，否則重回步驟a；o.處理資料庫後重回步驟a；p.向終端用戶發出輪詢指令；q.判斷是否有回應，若有回應則執行步驟g，否則將錯誤記錄於資料庫中後重返步驟a；r.記錄所得到的狀態；s.判斷是否輪詢完畢，若完畢則執行步驟i，否則重返步驟e；t.送出64個時隙指令；u.判斷是否有回應，若有回應則執行步驟k，否則重返步驟a；v.記錄回應的狀態後重返步驟a.整形為數位訊號後，送至雙相位信號解調器可得回數據資料。
全文摘要
本發明屬於通信技術領域,本發明提出一種由保安監控設施、一住戶端介面、一分配線網路、一前端界面CATV保安主機及一有線電視保安訂戶信號管理系統所組成的有線電視保安系統,並採用輪詢及中斷兩種通訊模式,使該保安監控設施用以偵測住戶端急救等訊號,經由有線電視的分配線路網傳送至前端介面,聯絡保安勤務中心,使災害發生的危害程度降至最低。而且更可提高CATV(有線電視)網路的使用率,可有效地提高網路實時維護能力,對於服務導向的有線電視業者將可提高其服務品質。
文檔編號H04N7/10GK1248860SQ9811779
公開日2000年3月29日 申請日期1998年9月18日 優先權日1998年9月18日
發明者何慶華, 李仁貴, 張國銓, 陳安東 申請人:何慶華