一種分布式語音報警系統的製作方法

2023-08-06 08:52:11

專利名稱：一種分布式語音報警系統的製作方法
技術領域：
實用新型領域本實用新型涉及工業自動化領域，特別涉及無線通信技術應用於工業自動化領域，具體的講是一種分布式語音報警系統。
背景技術：
隨著現代化建設的發展，現代化車間和工廠企業中越來越需要對生產的每一步進行監控，以達到控制生產流程，提高產品質量和保證生產安全的目的。
在這種市場需求下，出現了很多相關的技術，例如中國專利95243394.X公開了一種「多用途安全用電器」，採用分立元件，以達到電器漏電等情況發生時，採用發聲、光警報等手段保護人體安全，但是該裝置使用電子組件板易出現故障，且報警的信號僅限於聲光，用戶難以準確識別。
在中國專利02110883.8，「一種漏電斷路器的語音報警裝置」公開了一種通過語音晶片IC輸出語音報警信號，明確告知存在的危險，但是這種方案只是限於在報警裝置本地報警，對於一個大型的工廠或者車間這樣的本地報警局限性很大，每個裝置都要有人的監視，這樣造成很大的人力物力的浪費。
現在，一般語音報警由放置在中控室的監控組態系統(SCADASupervisory Control AndData Acquisition)來實現，SCADA系統用於監控工廠生產信息。SCADA系統即數據採集與監視控制系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據採集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，SCADA系統通常由站控制系統、中心控制系統和通信系統組成。SCADA系統的應用領域很廣，它可以應用於電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據採集與監視控制以及過程控制等諸多領域。各大自動化公司紛紛推出了自己的SCADA產品，比如西門子的WinCC。報警是SCADA系統的基本功能。報警是對測量值的範圍、變化速度的預警，報警發生時系統可以通過多種方式通知用戶，如彈出報警窗、發出聲響，語音報警是一種重要的報警方式。
目前語音報警解決方案有以下不足1，通常只能實現在中控室內部，在運行SCADA的電腦上報警。2，通常語音報警內容需要預先錄製好，不能任意生成。3，語音報警表現形式固定(如音調，聲強等)，不能反映不同層次的信息。4，有時候需要額外購買軟體包，費用高。5，不能任意移動報警終端。
目前自動化工廠/或者其他機構調度中，信息通常用文本方式呈現，通常所有信息都集中到中控室，在需要人工調度的場合通常採用人工方式用電話或步話機等方式通知各個部門。這樣的不便之處在於需要人工操作。
由上可以看出，目前雖然有實際的需求，但是由於性能，技術或者費用上的原因工廠語音報警(調度)應用得不普遍。
實用新型內容本實用新型為了解決以上問題提供了一種分布式語音報警系統，通過無線通信模塊將報警信息或監控信息實時的傳送到任意的接收終端上，並通過接收終端的語音合成模塊生成語音信息。
一種分布式語音報警系統，包括發射端，接收終端；其中，發射端包括監控裝置，採集信息並傳送給主控計算機；主控計算機，與至少一個監控裝置相連接，用於處理至少一個監控設備採集的信息，並在控制下發送給遠端的至少一個接收終端；發射端通信模塊，與主控計算機相連接，將主控計算機要發送的信息發送給至少一個接收終端；接收終端包括接收端通信模塊，用於接收發射端發送的信息；控制模塊，與接收端無線通信模塊相連接，處理接收到的信息；語音生成模塊，與控制模塊相連接，將控制模塊處理過的信息轉換成語音數據進行輸出。
所述發射端還包括一資料庫，與所述主控計算機相連接，用於主控計算機生成監控信息並存儲接收終端信息。
所述發射端通信模塊和接收端通信模塊為無線通信模塊。
所述發射端通信模塊和接收端通信模塊為有線通信模塊，發射端通信模塊與接收端通信模塊通過網際網路方式相連接並傳送數據。
所述主控計算機與發射端通信模塊通過PC串口或者USB接口相連接。
所述主控計算機還具有網絡接口，通過網際網路連接簡訊息服務中心，向接收終端傳送信息。
所述接收終端還包括顯示模塊，與所述控制模塊相連接，用於顯示控制模塊處理的信息。
所述發射端與所述接收終端採用GSM網絡或者通用分組無線業務網絡通信。本實用新型的有益效果在於，每個安裝在不同位置的接收終端有一個獨立的ID號，發送端可以指定消息發送到任意位置的接收終端，可以分組發送，還可以同時實現工廠/或者其他機構的自動化語音調度，和調度軟體(有時集成在SCADA裡)配合使用，可以向各個分散式的接收終端發送信息。


圖1為本實用新型系統結構圖；圖2為本實用新型接收終端實施例結構圖。
具體實施方式
下面，結合附圖對於本實用新型進行如下詳細說明。
圖1為本實用新型系統結構圖，如圖所示，本裝置由一個發射端和若干個接收終端組成，各個部分有一個唯一的ID號，設想工廠有一個中控室，中控室安裝有一臺用於集中控制的計算機(主控計算機)，在系統需要的時候根據監控信息或者系統需要生成文本格式的報警/調度信息。系統需要發述信息的時候，由主控計算機通過電信網絡(也可以通過internet發送)將所述信息發送到指定位置的接收終端，在接收終端得到文本格式的信息後，可以用語音合成晶片將信息讀出並通過揚聲器播放，也可以用液晶模塊來實時顯示文字信息。本系統的接收終端可以是位置任意移動的，可以給手機等設備發送消息。
本實用新型應用於工廠等大型生產環境下，由安裝在生產線或者某個監控點的信息採集裝置採集特徵信息編碼，並實時通過現有技術中的通信系統將特徵信息編碼傳送給主控計算機，主控計算機根據該特徵信息編碼查詢資料庫中對應的報警信息或者根據現場情況以及報警格式要求生成一條報警信息(該資料庫中的內容可以根據應用需要隨時更換或者更新)，並生成相應監控點的監控數據反饋給主控計算機端使用者。如果出現特殊情況或者與設定數據相符的特徵編碼，則生成相應的監控數據(文本類型數據)，並且根據資料庫中該監控點的相應信息將該監控數據傳送給發射端通信模塊，上述的相應信息是指與監控點相關聯的接收終端的電話號碼等，主控計算機與發射端通信模塊採用PC串口連接或者USB接口，通過GSM(Global System for Mobile communication)網絡或者GPRS(General Packet Radio Service)網絡向某一個或多個接收終端傳送，也可以通過主控計算機的網絡接口與網際網路相連接，將該監控數據發送到電信的簡訊息服務中心，通過GSM網絡或者GPRS網絡向某一個或多個接收終端傳送；或者通過區域網路、廣域網絡等有線方式將發射端的信息傳送給接收終端。當沒有出現特殊情況時也可根據用戶需要由主控計算機生成相應文本數據傳送給某一個或多個接收終端。
通過接收端無線通信模塊接收發射端傳送的數據信息，通過異步串口傳送給接收端的控制模塊，控制模塊通過異步串口將處理後的數據傳送給語音生成模塊，由該模塊將字符形式的監控數據以語音的形式輸出，控制模塊也可以將處理後的數據傳送給液晶顯示器，用以以視覺的方式提示接收終端處的人員，同時接收終端可以配備存儲模塊，利用FLASH存儲數字格式的簡訊內容，在接收設備掉電後仍能保存歷史信息，以備日後調用。
其中，發射端的無線通信模塊和接收端的無線通信模塊均可採用西門子SIEMENS TC35I模塊或者MC35I模塊來實現，但不僅限於上述的兩個模塊。TC35I模塊支持GSM900和GSM1800雙頻網絡，支持語音、數據、簡訊息和傳真業務，支持三種語音編碼的傳送速率，支持GSM phase2/2+。該模塊操作靈活，可以直接通過AT指令對模塊進行控制。該模塊的應用接口為40管腳，包括電源、3V SIM卡、RS232接口、語音、控制等管腳。此外，模塊有一50Ω天線接口。MC35I也是可以選擇的，他的功能更強，但是價格要高些。MC35I是西門子公司的第一款GPRS模塊，支持TC35I的所有功能，同時提供高速GPRS的功能，可以很容易的由TC35I升級到MC35I。(另外該模塊也可以使用WAVECOM的相關模塊實現，操作基本相同)。
上述語音生成模塊可以但不限於採用OSYNO 6188語音合成晶片實現。該晶片支持國家標準GB 2312所有漢字，支持標點符號、電話號碼、郵政編碼、英文字母等特殊字符處理，採用異步串口數據輸入，支持10bit脈寬調製(PWM)直接驅動輸出和一個固定的電流DA驅動輸出，支持數字音量控制。文本形式的簡訊內容可以通過該模塊讀出，實現文本到聲音的轉換。
上述的液晶顯示模塊可以但不限於採用12864點陣圖形液晶顯示模塊TS12864A-3。該模塊具有4位/8位並行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示解析度為128×64，內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。文本形式的簡訊內容可以通過該模塊實時顯示。
上述控制模塊可以但不限於採用SILICON/LABS C8051F020實現。該款單片機是完全集成的混合信號系統級晶片(SoC)，具有與8051兼容的高速CIP-51內核，與MCS-51指令集完全兼容，內置FLASH程序存儲器、內部RAM。通過該款單片機的兩個串口與消息發送/接收模塊和語音生成模塊通信，實現對這兩個模塊的控制與數據交換。通過單片機的外部總線實現對液晶顯示模塊的控制。
對於接收端也可以使用現有的移動通信終端來代替，只需要加入一個語音生成模塊，並共享移動通信終端的內存、處理器、顯示器和通信模塊即可。
圖2為本實用新型接收終端實施例結構圖，如圖所示，接收終端的天線接收信號，傳送給接收端的無線通信模塊(採用Tc35i)，無線通信模塊(無線模塊的串口接收引腳RxD0接單片機的數據發送引腳，串口發送引腳TxD0接單片機的數據接收引腳)與控制模塊單片機(採用c8051f023)的Tx0(單片機串口0，數據發送引腳)，Rx0(單片機串口0，數據接收引腳)相連接，單片機串口工作方式，對應一個起始位，8個數據位，一個停止位。與無線通信模塊相連接的SIM卡向無線通信模傳送信號，包括時鐘信號CCLK，數據信號CCIO，復位信號CCRST，電源CCVCC和接地CCGND。語音生成模塊(採用OSYNO6188)與控制模塊單片機的Tx1(單片機串口1，數據發送引腳)相連接，Rx1(單片機串口1，數據接收引腳)相連接，單片機串口工作方式，對應一個起始位，8個數據位，一個停止位。該語音生成模塊輸出PWM模擬音頻，經揚聲器向使用者傳達。顯示模塊(採用LCD顯示晶片OCMJ2X8A)的8位數據總線和請求信號REQ，對應於單片機輸出，狀態指示信號BUSY對應於單片機輸入。同時，還包括擴展接口，將單片機未用的IO口引出，可以連接各種存儲器等設備；5V和3.3V直流電源信號，給各模塊提供電壓驅動；發光二極體，顯示各種狀態，比如GSM網絡狀態，GSM模塊狀態，電源等。
無線通信模塊接收到發射端發來的中文簡訊後，通過串口0數據接收線Rx0發送狀態指示字節給單片機，隨後單片機通過串口0數據發送線Tx0發出AT命令給無線通信模塊，讀取經過Unicode編碼的簡訊數據，並將數據解碼為GB2312格式。然後單片機通過與顯示模塊相連接信號線將GB2312格式的簡訊數據顯示，通過數據發送線Tx1和數據接收線Rx1將簡訊數據傳送給語音合成模塊處理，語音合成模塊將產生PWM格式的音頻輸出給喇叭，從而將中文簡訊讀出。在輸出時可以採用不同音量，聲調等，以區分不同類型的信息。另外除了用聲音以外，也可以用文本方式顯示。並且，在發射端或者接收終端都可以設置專門的存儲設備，用來存儲發送、接收的信息，以供了解被監控系統的工作狀況。
本實用新型的有益效果在於，任意分散式報警，和現在已有的SCADA系統結合在一起，可以在中控室的上位機上定製報警信息，可以任意設定報警信息播放地點，不需要人工介入就可以將報警信息傳送給出現問題的生產部門，並且工廠員工或者接收終端的使用者還能夠直接的了解本次報警的內容，以便快速的進行維修等工作。
以上具體實施方式
僅用於說明本實用新型，而非用於限定本實用新型。
權利要求1.一種分布式語音報警系統，其特徵在於包括發射端，接收終端；其中，發射端包括監控裝置，採集信息並傳送給主控計算機；主控計算機，與至少一個監控裝置相連接，用於處理至少一個監控設備採集的信息，並在控制下發送給遠端的至少一個接收終端；發射端通信模塊，與主控計算機相連接，將主控計算機要發送的信息發送給至少一個接收終端；接收終端包括接收端通信模塊，用於接收發射端發送的信息；控制模塊，與接收端無線通信模塊相連接，處理接收到的信息；語音生成模塊，與控制模塊相連接，將控制模塊處理過的信息轉換成語音數據進行輸出。
2.根據權利要求1所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述發射端還包括一資料庫，與所述主控計算機相連接，用於主控計算機生成監控信息並存儲接收終端信息。
3.根據權利要求1所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述發射端通信模塊和接收端通信模塊為無線通信模塊。
4.根據權利要求1所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述發射端通信模塊和接收端通信模塊為有線通信模塊，發射端通信模塊與接收端通信模塊通過網際網路方式相連接並傳送數據。
5.根據權利要求1、3或4所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述主控計算機與發射端通信模塊通過PC串口或者USB接口相連接。
6.根據權利要求1所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述主控計算機還具有網絡接口，通過網際網路連接簡訊息服務中心，向接收終端傳送信息。
7.根據權利要求1所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述接收終端還包括顯示模塊，與所述控制模塊相連接，用於顯示控制模塊處理的信息。
8.根據權利要求3或6所述的一種分布式語音報警系統，其特徵在於所述發射端與所述接收終端採用GSM網絡或者通用分組無線業務網絡通信。
專利摘要本實用新型涉及工業自動化領域，為了解決現有技術中需要人工參與的缺點，提供了一種分布式語音報警系統，通過無線通信模塊將報警信息或監控信息實時的傳送到任意的接收終端上，並通過接收終端的語音合成模塊生成語音信息。本實用新型的有益效果在於，可以任意設定報警信息播放地點，不需要人工介入就可以將報警信息傳送給出現問題的生產部門，並且工廠員工或者接收終端的使用者還能夠直接地了解本次報警的內容，以便快速地進行維修等工作。
文檔編號G08B3/00GK2879301SQ20052013351
公開日2007年3月14日 申請日期2005年11月23日 優先權日2005年11月23日
發明者聶進 申請人:西門子(中國)有限公司