集中抄表系統(tǒng)中數(shù)傳、語(yǔ)音智能識(shí)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合集中秒表系統(tǒng)的實(shí)際情況，介紹了新研制開(kāi)發(fā)的數(shù)傳、語(yǔ)音智能識(shí)別器的主要功能，給出了該數(shù)傳、語(yǔ)音智能識(shí)別器裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)工作過(guò)程。

關(guān)鍵詞：DTMF 識(shí)別 集中抄表 單片機(jī)

隨著我國(guó)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(zhǎng)，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(duì)城市、農(nóng)村居民生活用電的電度計(jì)數(shù)和電費(fèi)抄收工作已逐漸采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)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(diǎn)。

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(jì)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(wú)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(lái)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(gè)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(diǎn)，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(diǎn)

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(gè)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(lái)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(duì)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，這時(shí)用戶的電話機(jī)也會(huì)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(shí)，集中器又可能自動(dòng)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(guò)程中交換機(jī)和用戶話機(jī)間的信號(hào)流程之后，設(shè)計(jì)了一套能自動(dòng)將收費(fèi)管理中心的數(shù)傳和一般語(yǔ)音通話區(qū)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(yīng)用在低壓電力載波集中抄表系統(tǒng)中。

3 數(shù)傳/語(yǔ)音識(shí)別器的主要功能

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

（1）DTMF識(shí)別主要用于完成線路接通后的DTMF信號(hào)檢測(cè)，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(shí)別器與電話外線的連接，包括振鈴檢測(cè)、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(hào)；

（4）開(kāi)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(kāi)關(guān)的通斷；

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

該數(shù)傳/語(yǔ)音識(shí)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(chǔ)器，16根I/O口線，可以滿足控制采集信號(hào)的需要；

DTMF識(shí)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(tǒng)主要工作過(guò)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(cè)到70V、25Hz的鈴流信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)可將此信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)S0，MPU在檢測(cè)到有效的S0時(shí)，控制信號(hào)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(jì)算機(jī)會(huì)在拔完相應(yīng)的電話號(hào)碼后加拔一個(gè)DTMF信號(hào)；MPU開(kāi)啟5秒定時(shí)器后，允許DTMF識(shí)別部分工作，并在此時(shí)間內(nèi)檢測(cè)是否有DTMF信號(hào)檢測(cè)S5指示。

如果在規(guī)定的定時(shí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)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(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(hào)，同時(shí)回送主叫等待單音；然后不斷檢測(cè)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(hào)6次后集中器仍然沒(méi)有摘機(jī)，則系統(tǒng)自動(dòng)將電路的各個(gè)部分復(fù)原，重新等待下一次呼叫。

如果在規(guī)定的定時(shí)時(shí)間內(nèi)沒(méi)檢測(cè)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(kāi)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(hào)，同時(shí)回送主叫等待單音；然后不斷檢測(cè)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(méi)有摘機(jī)，則系統(tǒng)自動(dòng)將電路各個(gè)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(méi)有與外線直接相連，而是通過(guò)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)在MPU的控制下與外線相連，所以外線發(fā)來(lái)的鈴流和識(shí)別器自己產(chǎn)生的鈴流不會(huì)使集中器和用戶話機(jī)同時(shí)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(cè)到有效的S3用戶摘機(jī)信號(hào)時(shí)，它通過(guò)S4控制開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)來(lái)接通用戶話機(jī)與外部線路的連接，以使用戶能夠聽(tīng)到交換機(jī)送來(lái)的撥號(hào)音，從而開(kāi)始正常撥號(hào)和通話；在這之后，則MPU開(kāi)始檢測(cè)S2，直到用戶掛機(jī)，若S2有效，則MPU將各個(gè)部分電路復(fù)原以等待下一次的循環(huán)檢測(cè)呼入和呼出。

5 結(jié)束語(yǔ)

該數(shù)傳/通話智能識(shí)別器充分利用了先進(jìn)的MPU程序?qū)崟r(shí)控制功能，而且電路簡(jiǎn)潔、程序設(shè)計(jì)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(shí)又不會(huì)對(duì)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(jiàn)：該數(shù)傳/通信智能識(shí)別器將在集中抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。