集中抄表系統(tǒng)中數(shù)傳、語音智能識別器的研制

摘要：文章在分析了集中秒表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合集中秒表系統(tǒng)的實際情況，介紹了新研制開發(fā)的數(shù)傳、語音智能識別器的主要功能，給出了該數(shù)傳、語音智能識別器裝置的軟、硬件設(shè)計方案和系統(tǒng)工作過程。

關(guān)鍵詞：DTMF 識別 集中抄表 單片機(jī)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展以及居民生活水平的不斷提高，居民生活用電的需求量也大幅增長，根據(jù)這種用電情況以及用電管理的現(xiàn)代化要求，供電部門對城市、農(nóng)村居民生活用電的電度計數(shù)和電費(fèi)抄收工作已逐漸采用先進(jìn)的計算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的方式來完成，即要用電子集中抄表方式來代替以往需要大量抄表員挨家挨戶去抄收電費(fèi)的人工抄表方式，從而使工作效率得到極大的提高，而且具有快速、可靠、準(zhǔn)確等優(yōu)點。

1 集中抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

集中抄素系統(tǒng)目前通常采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由安裝在居年側(cè)的終端電表數(shù)據(jù)采集模塊和安裝在配電變壓器側(cè)的數(shù)據(jù)集中器以及用電收費(fèi)管理中心的計算機(jī)系統(tǒng)組成。

用電收費(fèi)中心與集中器之間可以采用無線、有線（電話線路）、高壓載波等方式進(jìn)行通信；其中有線方式是利用現(xiàn)有的電話交換網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行的，這種方式只需要在集中器和收費(fèi)中心安裝一個Modem即可完成數(shù)據(jù)的雙向傳輸，并具有安裝方便、信道可靠、數(shù)據(jù)傳輸速率高的優(yōu)點，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 電話網(wǎng)絡(luò)集中抄表系統(tǒng)的缺點

利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)作為抄表數(shù)據(jù)的傳輸通道有一個不足之處：那就是需要專為抄表通信安裝一部專用電話，這樣將增加許多額外的費(fèi)用（電視初裝費(fèi)、每月基本費(fèi)等），而這顯然是一種資源的浪費(fèi)；如果利用原來已經(jīng)安裝好的電話，雖然可以節(jié)約電話費(fèi)用，但是由于電話不是專用電話，收費(fèi)中心對集中器進(jìn)行通信抄表時，在建立通信前，要撥打集中器處的電話，這時用戶的電話機(jī)也會振鈴，用戶如果摘機(jī)，就可能干擾正常的抄表通信；而如果其它人員要打電話給配變處的用戶時，集中器又可能自動摘機(jī)，從而影響用戶電話的正常使用。如何協(xié)調(diào)解決這一矛盾呢？筆者在分析了正常通話的電話接續(xù)過程中交換機(jī)和用戶話機(jī)間的信號流程之后，設(shè)計了一套能自動將收費(fèi)管理中心的數(shù)傳和一般語音通話區(qū)分開的智能交換裝置，這樣便很好地解決了上述矛盾，從而成功地將其應(yīng)用在低壓電力載波集中抄表系統(tǒng)中。

3 數(shù)傳/語音識別器的主要功能

圖2所示為數(shù)傳/語音識別裝置的原理框圖。該識別器裝置主要由DTMF識別、線路接口、鈴流電路、開關(guān)陣列和MPU組成。

（1）DTMF識別主要用于完成線路接通后的DTMF信號檢測，并給MPU提供判別數(shù)傳和通話的信息，以使MPU能夠執(zhí)行不同的處理操作；

（2）線路接口嘛要用于完成識別器與電話外線的連接，包括振鈴檢測、摘機(jī)與掛機(jī)等功能；

（3）鈴流電路用于給集中器和用戶話機(jī)提供振鈴信號；

（4）開關(guān)陣列由繼電器組成，用于連接集中器和用戶話機(jī)，并在MPU的控制下決定開關(guān)的通斷；

（5）MPU的任務(wù)是采樣單片機(jī)控制電路各個部分，并根據(jù)各個部分送來的信號來完成包括摘機(jī)、掛機(jī)、振鈴及摘機(jī)檢測等工作。

該數(shù)傳/語音識別裝置中的MPU可采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C2051單片機(jī)。它內(nèi)含2k的程序存儲器，16根I/O口線，可以滿足控制采集信號的需要；

DTMF識別電路主要由MT8870芯片為中心器件來組成，該芯片具有外圍電路簡單，可靠性高等優(yōu)點。

4 系統(tǒng)主要工作過程

4.1 外部電話呼入

當(dāng)有外部呼叫呼入而使系統(tǒng)中的線路接口檢測到70V、25Hz的鈴流信號時，系統(tǒng)可將此信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘朣0，MPU在檢測到有效的S0時，控制信號S1使線路接口以假負(fù)載的形式接通外線，外部交換機(jī)停止送鈴流，線路接通；如果是數(shù)傳呼叫，則收費(fèi)中心處的計算機(jī)會在拔完相應(yīng)的電話號碼后加拔一個DTMF信號；MPU開啟5秒定時器后，允許DTMF識別部分工作，并在此時間內(nèi)檢測是否有DTMF信號檢測S5指示。

如果在規(guī)定的定時時間內(nèi)檢測到了有效的S5，則判斷此次呼叫為數(shù)傳，隨即經(jīng)S4控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)接通集中器，并接通振鈴電路，以向集中器發(fā)送振鈴信號，同時回送主叫等待單音；然后不斷檢測S2，等待集中器通信完成后掛機(jī)，如果向集中器發(fā)送振鈴信號6次后集中器仍然沒有摘機(jī)，則系統(tǒng)自動將電路的各個部分復(fù)原，重新等待下一次呼叫。

如果在規(guī)定的定時時間內(nèi)沒檢測到有效的S5，則判斷此次呼叫為正常通話，隨即經(jīng)S4控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，接通用戶話機(jī)，并接通振鈴電路，向用戶話機(jī)發(fā)送振鈴信號，同時回送主叫等待單音；然后不斷檢測S2，等待用戶話機(jī)通話完成后掛機(jī)，如果向用戶話機(jī)發(fā)送振鈴次后用戶話機(jī)仍然沒有摘機(jī)，則系統(tǒng)自動將電路各個部分復(fù)原，重新等待下一次呼叫。

由于用戶話機(jī)和集中器平常沒有與外線直接相連，而是通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)在MPU的控制下與外線相連，所以外線發(fā)來的鈴流和識別器自己產(chǎn)生的鈴流不會使集中器和用戶話機(jī)同時振鈴，從而避免了數(shù)傳與通話的相互干擾。

4.2 配變側(cè)的用戶話機(jī)的通話使用

MPU的主要任務(wù)是監(jiān)視外部呼叫和內(nèi)部電話呼出，在檢測到有效的S3用戶摘機(jī)信號時，它通過S4控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來接通用戶話機(jī)與外部線路的連接，以使用戶能夠聽到交換機(jī)送來的撥號音，從而開始正常撥號和通話；在這之后，則MPU開始檢測S2，直到用戶掛機(jī)，若S2有效，則MPU將各個部分電路復(fù)原以等待下一次的循環(huán)檢測呼入和呼出。

5 結(jié)束語

該數(shù)傳/通話智能識別器充分利用了先進(jìn)的MPU程序?qū)崟r控制功能，而且電路簡潔、程序設(shè)計靈活、成本低，并在利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)為傳輸抄表數(shù)據(jù)的同時又不會對用戶的正常使用電話造成干擾，而且又充分利用了現(xiàn)有的電話信道資源，節(jié)約了用戶費(fèi)用，因此可以預(yù)見：該數(shù)傳/通信智能識別器將在集中抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。