一种居民住宅结合报警系统体系结构

随着城乡居民生活水平的提高和住房条件的改善，人们对住宅安全防范设施的需求也变得越来越迫切。虽然目前国内外生产的用于住宅安全防范的报警装置五花八门、品种繁多，但大多不是因价格昂贵（数千元）而无法承受，就是因为质量欠佳而不敢使用，真正符合我国国情、适合我国城乡居民需求的安全报警装置却几乎没有。

鉴于此，我们在深入研究目前国内外各类报警装置的基础上，针对我国城乡居民住宅区的实际情况，本着高能低价的设计思想，将相对简单廉价的传感信号的检测部分（分端控制器）与整个系统中相对复杂、价格较高的控制管理部分（中央控制器）分开，两者之间利用方便可靠的电话线路进行通信，由一个中央控制器控制管理多个前端控制器，研制完成了一种采用分层次分布式互连拓朴结构的居民住宅安全综合报警系统。
系统结构

本安全报警系统的结构如图1所示，它由前端控制器、中央控制器与能信线路三部分组成。

前端控制器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型传感器（如红外、有害气体及震动等）进行监测与控制。并对从各个传感器采集来的数据进行处理。当出现异常情况时，通过家中的电话线路与中央控制器建立联系，将相关信息传至中央控制器中。前端控制器还能接收并执行通过电话线路传来的各种带密码标志的控制命令，前端控制器在执行该类控制命令时会进行密码校验，只有拥有正确密码的控制命令才会继续执行。

中央控制器安装于居民楼或小区的值班室内，它可同时控制、管理多个前端控制器，因此它的费用也由多个用户共同分担。中央控制器主要用于接收处理从前端控制器传来的数据信息，一旦收到报警信自，立即通过显示器喇叭等设备告知值班人员，以便及时做出相应的处理。除了和前端控制器一样能接收并执行通过电话线路传来的各种带密码标志的控制命令外，中央控制器还拥有Internet接口，可较方便地接入Internet。因此用户可利用任意一台可上网的电脑在任何地方通过Internet用普通的网络浏览器对中央控制器进行自己权限范围内的异地访问与控制。

系统工作原理

前端控制器

前端控制器主要由传感器组、AT89C2051单片机、DTMF收发芯片MT8888、电话接口以及声响电路等五部分组成。如图2所示，它具有非常简单的电路结构，且传感器组中传感器的类型与数量也可根据用户的实现需要及经济实力自由组合。前端控制器有自动工作与受控工作两种工作状态。

自动工作状态

工作时，单片机定斯循环检测各个传感器，对于每一个传感器，在单片机的内存中均设有一个与之对应的状态位，当检测到某一传感器有报警输出时，对应的状态位被置“1”。根据每一循环的检测结果，单片机均作一综合的分析与判断，一旦确信有限情发生，单片机即根据事先存储的电话号码，通过DTMF收发芯片 MT8888经电话接口拨通中央控制器，将报警信息（险情发生地、险情类型）以DTMF方式传给中央控制器。随后开启麦克风将现场声响经电话接口传至中央控制器端，供值班人员监听。由于具有电话进程音检测与判断功能，单片机在准备拨号前若没有检测到拨号音，则认为电话线路有故障或遭人为破坏，单片机可立即开启现场声响报警电路，发出报警声；若单片机在拨号后检测到忙音，则等5秒后重拨，直到拨通。

受控工作状态

前端控制器可以接收并执行能过电话线路传来的控制命令，这些控制命令包括：

a、令。通过它，中央控制器可以定期对各个前端控制器工作状态进行检测，以确认每个前端控制器是否处于正常工作状态，有得于及时排除隐患。

b、开启与关闭命令。通过它，中央控制器与住户可以根据情况开启或关闭某个前端控制器或某一个前端控制器中的某几路传感器输入。

受控工作状态受密码保护，只有输入正确的密码后，才能执行上述命令。

中央控制器

如图3所示，中央控制器主要由AT89C52单片机、DTMF收发芯片MT8888、语音芯片ISD1420、串行接口芯片MAX232、电话接口以及声响电路等7部分组成。

（1）接收来自前端控制器的报警信息

 从前端控制器通过电话网以DTMF方式传来的报警信息经电话接口送至MT8888芯片，由它解码成数字信号后输入至AT89C52单片机，再由单片机将该数字信号中所包含的险情发生地、险情类型等信息送至数码显示器显示出来，随后单片机启动语音合成芯片ISD1420，通过声响电路发出合成的报警语音，通知值班人员。

（2）对前端控制器的监测与控制

中央控制器可以对多个前端控制器进行监测与控制：它可在值班人员的操作下定期循环检测每个前端控制器，以确认每个受其控制的前端控制器是否处于正常工作状态；也可在值班人员的操作下开启或关闭某个前端控制器或某一个前端控制器的某几路传感器输入。

（3）接受异地电话控制

值班人员除了在值班室里通过键盘对中央控制器进行操作外，也可对中央控制器实施异地遥控。只要输入正确的密码，即可能过任意一部音频电话机，在中央控制器的语音提示下，通过电话机的键盘完成对中央控制器的异地操作与控制。

（4）接入Internet

中央控制器利用emWare的EMIT（Embedded Micro Internetworking Technology）实现与Internet互联。EMIT主要由设备服务软件emMicro、网络协议emNet及网关软件emGateway等几部分组成。EmMicro驻留在留在单片机内，监测中央控制器中预先定义的各种状态变量，并将结果经MAX232传输到emGateway中；同时 emMicro还可以解释emGateway的命令，在中央控制器中的各种状态变量进行修改或控制。EmMicro与emGateway之间的信息交换遵循emNet网络协议。EmGateway安装在PC机中，它是中央控制器与Internet之间的通信桥梁，除了与emMicro之间的信息交换外，它还与Internet网络浏览器建立连接。这样，用户便可借助任意一台可上网的电脑，在世界的任何地方，通过链接的控制网页完成对中央控制器的访问或控制。

（5）中央控制器互联

由于本报警系统采用分层次互连拓朴结构，极大地增强了系统的可靠性与可扩展性，多个中央控制器之间可以十分方便地实现互联互通，组成更大规模的安全报警网络。

结论

由于在本报警系统的研制过程中充分利用了廉价单片机的软硬件资源，在满足实时性的前提下最大限度地用软件来实现传统的硬件电路功能，大大减少了电子元器件的使用数量，从而使得整个硬件电路显得十分简洁紧凑。这样不但提高了整个硬件电路的可靠性，也有效地降低了硬件成本。

另外在系统结构的设计上，由于采用分层次互连拓扑结构及系统运行过程中的定时自检与互检的控制方式，十分有利于整个系统的维护和管理，确保系统的安全可靠运行；而且由于前端控制器结构简单、造价低，中央控制器的费用又由多个用户共同分摊，因此也大大降低了每个用户实现所需支付的费用（每个用户的总费用只需数百元）。