集中抄表系統中數傳、語(yǔ)音智能識別器的研制

摘要：文章在分析了集中秒表系統的結構特點(diǎn)的基礎上，結合集中秒表系統的實(shí)際情況，介紹了新研制開(kāi)發(fā)的數傳、語(yǔ)音智能識別器的主要功能，給出了該數傳、語(yǔ)音智能識別器裝置的軟、硬件設計方案和系統工作過(guò)程。

關(guān)鍵詞：DTMF 識別 集中抄表 單片機

隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的不斷發(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(cháng)，根據這種用電情況以及用電管理的現代化要求，供電部門(mén)對城市、農村居民生活用電的電度計數和電費抄收工作已逐漸采用先進(jìn)的計算機和通信技術(shù)相結合的方式來(lái)完成，即要用電子集中抄表方式來(lái)代替以往需要大量抄表員挨家挨戶(hù)去抄收電費的人工抄表方式，從而使工作效率得到極大的提高，而且具有快速、可靠、準確等優(yōu)點(diǎn)。

1 集中抄表系統結構

集中抄素系統目前通常采用的系統結構如圖1所示。該系統主要由安裝在居年側的終端電表數據采集模塊和安裝在配電變壓器側的數據集中器以及用電收費管理中心的計算機系統組成。

用電收費中心與集中器之間可以采用無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)（電話(huà)線(xiàn)路）、高壓載波等方式進(jìn)行通信；其中有線(xiàn)方式是利用現有的電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行的，這種方式只需要在集中器和收費中心安裝一個(gè)Modem即可完成數據的雙向傳輸，并具有安裝方便、信道可靠、數據傳輸速率高的優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應用前景。

2 電話(huà)網(wǎng)絡(luò )集中抄表系統的缺點(diǎn)

利用現有的電話(huà)網(wǎng)絡(luò )作為抄表數據的傳輸通道有一個(gè)不足之處：那就是需要專(zhuān)為抄表通信安裝一部專(zhuān)用電話(huà)，這樣將增加許多額外的費用（電視初裝費、每月基本費等），而這顯然是一種資源的浪費；如果利用原來(lái)已經(jīng)安裝好的電話(huà)，雖然可以節約電話(huà)費用，但是由于電話(huà)不是專(zhuān)用電話(huà)，收費中心對集中器進(jìn)行通信抄表時(shí)，在建立通信前，要撥打集中器處的電話(huà)，這時(shí)用戶(hù)的電話(huà)機也會(huì )振鈴，用戶(hù)如果摘機，就可能干擾正常的抄表通信；而如果其它人員要打電話(huà)給配變處的用戶(hù)時(shí)，集中器又可能自動(dòng)摘機，從而影響用戶(hù)電話(huà)的正常使用。如何協(xié)調解決這一矛盾呢？筆者在分析了正常通話(huà)的電話(huà)接續過(guò)程中交換機和用戶(hù)話(huà)機間的信號流程之后，設計了一套能自動(dòng)將收費管理中心的數傳和一般語(yǔ)音通話(huà)區分開(kāi)的智能交換裝置，這樣便很好地解決了上述矛盾，從而成功地將其應用在低壓電力載波集中抄表系統中。

3 數傳/語(yǔ)音識別器的主要功能

圖2所示為數傳/語(yǔ)音識別裝置的原理框圖。該識別器裝置主要由DTMF識別、線(xiàn)路接口、鈴流電路、開(kāi)關(guān)陣列和MPU組成。

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

（2）線(xiàn)路接口嘛要用于完成識別器與電話(huà)外線(xiàn)的連接，包括振鈴檢測、摘機與掛機等功能；

（3）鈴流電路用于給集中器和用戶(hù)話(huà)機提供振鈴信號；

（4）開(kāi)關(guān)陣列由繼電器組成，用于連接集中器和用戶(hù)話(huà)機，并在MPU的控制下決定開(kāi)關(guān)的通斷；

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

該數傳/語(yǔ)音識別裝置中的MPU可采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C2051單片機。它內含2k的程序存儲器，16根I/O口線(xiàn)，可以滿(mǎn)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(lái)組成，該芯片具有外圍電路簡(jiǎn)單，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

4 系統主要工作過(guò)程

4.1 外部電話(huà)呼入

當有外部呼叫呼入而使系統中的線(xiàn)路接口檢測到70V、25Hz的鈴流信號時(shí)，系統可將此信號轉變?yōu)橹绷餍盘朣0，MPU在檢測到有效的S0時(shí)，控制信號S1使線(xiàn)路接口以假負載的形式接通外線(xiàn)，外部交換機停止送鈴流，線(xiàn)路接通；如果是數傳呼叫，則收費中心處的計算機會(huì )在拔完相應的電話(huà)號碼后加拔一個(gè)DTMF信號；MPU開(kāi)啟5秒定時(shí)器后，允許DTMF識別部分工作，并在此時(shí)間內檢測是否有DTMF信號檢測S5指示。

如果在規定的定時(shí)時(shí)間內檢測到了有效的S5，則判斷此次呼叫為數傳，隨即經(jīng)S4控制開(kāi)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(shí)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，如果向集中器發(fā)送振鈴信號6次后集中器仍然沒(méi)有摘機，則系統自動(dòng)將電路的各個(gè)部分復原，重新等待下一次呼叫。

如果在規定的定時(shí)時(shí)間內沒(méi)檢測到有效的S5，則判斷此次呼叫為正常通話(huà)，隨即經(jīng)S4控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )，接通用戶(hù)話(huà)機，并接通振鈴電路，向用戶(hù)話(huà)機發(fā)送振鈴信號，同時(shí)回送主叫等待單音；然后不斷檢測S2，等待用戶(hù)話(huà)機通話(huà)完成后掛機，如果向用戶(hù)話(huà)機發(fā)送振鈴次后用戶(hù)話(huà)機仍然沒(méi)有摘機，則系統自動(dòng)將電路各個(gè)部分復原，重新等待下一次呼叫。

由于用戶(hù)話(huà)機和集中器平常沒(méi)有與外線(xiàn)直接相連，而是通過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )在MPU的控制下與外線(xiàn)相連，所以外線(xiàn)發(fā)來(lái)的鈴流和識別器自己產(chǎn)生的鈴流不會(huì )使集中器和用戶(hù)話(huà)機同時(shí)振鈴，從而避免了數傳與通話(huà)的相互干擾。

4.2 配變側的用戶(hù)話(huà)機的通話(huà)使用

MPU的主要任務(wù)是監視外部呼叫和內部電話(huà)呼出，在檢測到有效的S3用戶(hù)摘機信號時(shí)，它通過(guò)S4控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )來(lái)接通用戶(hù)話(huà)機與外部線(xiàn)路的連接，以使用戶(hù)能夠聽(tīng)到交換機送來(lái)的撥號音，從而開(kāi)始正常撥號和通話(huà)；在這之后，則MPU開(kāi)始檢測S2，直到用戶(hù)掛機，若S2有效，則MPU將各個(gè)部分電路復原以等待下一次的循環(huán)檢測呼入和呼出。

5 結束語(yǔ)

該數傳/通話(huà)智能識別器充分利用了先進(jìn)的MPU程序實(shí)時(shí)控制功能，而且電路簡(jiǎn)潔、程序設計靈活、成本低，并在利用現有的電話(huà)網(wǎng)絡(luò )為傳輸抄表數據的同時(shí)又不會(huì )對用戶(hù)的正常使用電話(huà)造成干擾，而且又充分利用了現有的電話(huà)信道資源，節約了用戶(hù)費用，因此可以預見(jiàn)：該數傳/通信智能識別器將在集中抄表系統中得到廣泛的應用。