电话网关在家居智能系统中的应用

2012-07-12上海交通大学杨艳娜

电子世界 2012年6期

上海交通大学杨艳娜

1.课题背景

Internet自20世纪60年代末出现以来，一直在以惊人的速度增长。当今的Intemet正不断地变化着自己的角色，网络中流动的“比特”所代表的内容已从原来单纯的“数据”逐渐向“多媒体”演变[1]。

目前，将话音转化为IP包的技术已经非常成熟，集成电路(IC)技术的发展使得电话网关的核心元件ARM微处理器的价格大幅下降，为电话网关的实用化准备了技术条件；而VoIP技术也已从限定在IP网络内部范围和仅具有话音服务的PC初级产品发展到具有多业务、高可靠性以及较好服务质量的含话音、传真、数据传送功能的电信业务。通过电话网关组建的家居智能网络，以PSTN作为本地用户的报警输出接口，用IP网络连接起电话网关和门口机，由电话网关和话机组成的整体代替了室内机，大大降低了家居智能系统的成本，同时提高了系统的安全性和隐蔽性。可以预见，电话网关的市场潜力是巨大的。

在此背景下，使用电话网关来实现PSTN和Intemet互通已经具有技术上的可行性和应用上的迫切性。国内外的安防知名厂商纷纷投入资金研究开发电话网关，以求占据未来市场的制高点[2]。

2.电话网关报警技术的实现原理

2.1 按键电话机拨号原理简介

电话机是电话通信网中最基本、最重要的终端设备。它的种类很多，在这里只介绍使用最多、最基本的按键电话机[3，4]。

电话机拨号电路是由拨号专用集成电路、键盘和外围电路组成，它可以把键盘输入的号码变成相应的脉冲或双音多频信号，送到线路上，同时能发出静噪信号来消除拨号时在受话器中产生的“喀喀”声。

电话机有两种拨号方式，即脉冲拨号方式和双音多频拨号方式。在本设计中采用双音多频拨号方式。

双音多频拨号方式中的双音频是指用两个特定的单音频信号的组合来表示数字或功能。两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同。在双音多频电话机中有16个按键，其中有10个数字键，6个功能键。按照组合的原理，它必须有8个不同的单音频信号。由于采用的频率有8种，故又称之为多频[5，6，7]。

表1 国际频率组合表

表2 各种信号音结构表

根据CCITT的建议，国际上采用如表1的频率进行组合[8]

2.2 程控交换用户信号方式

铃流和信号音都是由交换局向用户话机发送的信号，我国规定如下：

铃流源为25HZ正弦波，振铃为5S断续，即1S送，4S断。信号音源为450HZ或950HZ正弦波，需要时还可以有1400HZ信号音源。

各种信号音结构如表2所示。

3.电话网关在智能家居系统中的实现和作用

随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高，人们对智能化家居生活的需求也逐渐增大。越来越多的智能住宅、智能小区应运而生，智能家居得到了众多开发商和消费者的青睐[11]！

通过楼宇自控系统(这里指通常所说的小BA系统或狭义BA系统)，采用先进的计算机控制技术，以丰富灵活的控制、管理软件和节能程序，使建筑物机电或建筑群内的设备有条不紊、综合协调、科学地运行，从而达到有效地保证建筑物内有舒适的工作环境、实现节能、节省维护管理工作量和运行费用的目的。

随着社会的进步和科学的发展，人类进行现代化管理、安全防范的技术水平也不断提高。目前，我们已基本上摆脱了“手持武器、瞪大眼睛”的人力机械防守手段，科技强兵、靠现代技术武装自己，提高安全防范的可靠性和效率，其中防盗报警系统是安防系统中应用最广泛的手段之一。其独特的功能是其它安防手段所无法比拟的。目前已被广泛应用于部队、公安机关、金额机构、现代化综合办公大楼、工厂、商场等领域。

防盗报警系统是指在一个或多个单位构成的区域范围内，采用无线、专用线或借用线的方式将各种防盗报警探测器、报警控制器等设备连接构成集中报警信息探测、传输、控制和声、光响应的完整系统。它能及时发现警情，并将报警信息传送至有关部门，达到及时发现警情、迅速传递、快速反应。组建一套合理、适用的报警系统，将起到了预防、制止和打击犯罪的重要作用，能使损失减少到最低程度。该系统的特点是性能可靠，功能强大，安装简单。

图1 外部电话呼入和远程菜单操作流程图

图2 智能家居系统呼入操作流程图

图3 本地电话机菜单控制操作流程图

图4 电话报警操作流程图

电话网关作为报警系统的最重要的组成在保证家居安全方面起着不可忽视的主要作用。本章主要是详细介绍电话网关在家居智能系统中的使用。

根据模块支持功能的设计要求，系统主要的操作流程包括外部电话呼入和远程菜单控制操作，智能家居系统呼入操作，本地电话机菜单控制操作和电话报警操作四个主要流程，现详细流程如下：

流程1：外部电话呼入和远程菜单操作：

当电话网关待机时收到外部电话的呼叫，响铃时间未到设置值时提机，则电话网关下的电话机与外部电话建立通话。若在响铃时间到达设置的时间仍未提机则外部电话切入远程菜单操作，可以在输入用户密码后对电话网关的报警功能进行远程设置。若电话网关在与外部电话间通话过程中收到智能系统的设备呼叫，则可以按键切换系统。见图1。

流程2：智能家居系统呼入操作：

当电话网关待机时收到外部电话的呼叫，响铃时间未到设置值时提机，则电话网关下的电话机与外部电话建立通话。否则恢复待机状态。若电话网关在与智能系统的设间通话过程中收到备外部电话呼叫，则可以按键切换系统，见图2。

流程3：本地电话机菜单控制操作：

本地话机待机状态下提机后，按下特殊按键后进入本地语音设置，可以设置用户密码，报警功能启停用，报警号码，报警提示音等等。在语音菜单操作过程中收到外部电话或智能系统的呼叫则中断当前的语音操作，见图3。

流程4：电话报警操作：

作为报警器时需配置有主室内机，当主室内机发出报警信号至从室内机时，作为从室内机的电话网关立即拨叫设置的电话号码，并在被拨电话机上播放录制好的报警提示音，见图4。