語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：為了將火災(zāi)報(bào)警控制器的報(bào)警信息及時(shí)傳遞給有關(guān)人員，可以事先設(shè)置數(shù)個(gè)電話號(hào)碼，當(dāng)控制器報(bào)警時(shí)，利用公共電話網(wǎng)自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)的電話，并將報(bào)警文字信息合成為語音進(jìn)行播放。本文從硬件和軟件方面提供了語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：海灣消防 串行通信 語音合成 火災(zāi)報(bào)警 撥號(hào)

一、引言

盡早地掌握火情，對(duì)于防火救災(zāi)，將火災(zāi)損失降到最小，具有著至關(guān)重要的意義。特別是對(duì)于一些無人值守的重要場(chǎng)所，更需要及時(shí)地了解火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的運(yùn)行情況，保持火災(zāi)報(bào)警設(shè)備處于良好的監(jiān)控狀態(tài)。本文介紹的方案就是當(dāng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備出現(xiàn)故障或發(fā)現(xiàn)火警時(shí)，利用公共電話網(wǎng)自動(dòng)撥打有關(guān)人員的電話，并將火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的故障及火警信息轉(zhuǎn)換成語音進(jìn)行播放的技術(shù)。

二、語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)硬件實(shí)現(xiàn)方案

語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要由四部分組成：串行通信電路、撥號(hào)電路、語音合成電路、存儲(chǔ)電路。各部分電路在CPU（如AT89S52）的控制下協(xié)調(diào)工作，完成信息的收發(fā)、撥號(hào)、語音合成和信息存儲(chǔ)。電路框圖如圖1所示。

1、串行通信電路

該電路是與火災(zāi)報(bào)警控制器間的接口電路，可采用RS-232驅(qū)動(dòng)器/接收器（如MAX202）來構(gòu)建，接于CPU的串行通信口，以完成RS-232電平與TTL電平間的轉(zhuǎn)換。主要用來接收火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)來的電話號(hào)碼和報(bào)警信息的文字代碼等信息，并將已撥通的電話號(hào)碼回傳給火災(zāi)報(bào)警控制器。

2、撥號(hào)電路

此電路包括兩部分，即DTMF（雙音多頻）收發(fā)電路和電話接口電路。

DTMF收發(fā)電路可采用MT8888，該芯片可直接與CPU接口，具有完整的DTMF收發(fā)功能，能夠?qū)﹄娫捄艚羞^程中各種信號(hào)音進(jìn)行檢測(cè)，只要信號(hào)頻率落在320～510Hz頻率范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出，經(jīng)限幅得到的方波由CALL端輸出，供CPU判斷呼叫的性質(zhì)和類別。CPU通過數(shù)據(jù)線將號(hào)碼發(fā)送給芯片，控制其合成與號(hào)碼數(shù)字相對(duì)應(yīng)的雙音頻信號(hào)，經(jīng)電話接口電路送至公共電話網(wǎng)。

電話接口電路除了采用傳統(tǒng)的音頻變壓器之外，也可以采用恒流源電路，利用其直流阻抗較小和交流阻抗較大的特點(diǎn)，完成自動(dòng)呼叫時(shí)的摘機(jī)檢測(cè)和音頻信號(hào)的傳輸。

3、語音合成電路

其核心是語音合成芯片，可采用XFS3031CN。這是一款高性價(jià)比的中文語音合成芯片，它可以通過UART 接口接收待合成的文本（比如控制器顯示的故障或火警信息，或其它提示信息），把文本合成為語音輸出。芯片具有智能的文本分析處理算法，對(duì)常見的數(shù)值、電話號(hào)碼、時(shí)間日期、度量衡符號(hào)等格式的文本及多音字，能夠根據(jù)內(nèi)置的文本匹配規(guī)則進(jìn)行正確的識(shí)別和處理。若CPU沒有多余的UART口，也可以采用串口擴(kuò)展芯片（如16C550）進(jìn)行擴(kuò)展。合成的語音經(jīng)功放電路放大后，一方面通過公共電話網(wǎng)送至已接聽的用戶電話播放，另一方面可由揚(yáng)聲器播放，供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)聽。

4、存儲(chǔ)電路

通過火災(zāi)報(bào)警控制器，可以設(shè)置幾個(gè)相關(guān)人員的電話號(hào)碼，保存在存儲(chǔ)器中。發(fā)生火警時(shí)，依次撥打存儲(chǔ)的相關(guān)電話號(hào)碼，撥通的號(hào)碼及撥打時(shí)間也可保存在存儲(chǔ)器中以備事后查閱?？捎肅PU自帶的存儲(chǔ)器或外接EEPROM存儲(chǔ)器，如24LC02。

三、語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)軟件實(shí)現(xiàn)方案

1、串行通信

CPU與火災(zāi)報(bào)警控制器間的串行通信采用中斷方式，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息按照一定的格式封裝為數(shù)據(jù)包，內(nèi)含校驗(yàn)碼，防止信息被錯(cuò)誤接收。接收方收到數(shù)據(jù)包后向發(fā)送方返回應(yīng)答包。

2、自動(dòng)撥號(hào)

CPU通過數(shù)據(jù)線控制DTMF收發(fā)器的工作模式。撥打電話號(hào)碼時(shí)首先要檢測(cè)電話線狀態(tài)，需將DTMF收發(fā)器設(shè)置成呼叫處理（CALL）模式，并利用CPU內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)DTMF收發(fā)器輸出的方波寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)檢測(cè)，由此判斷出電話線上的各種狀態(tài)信號(hào)音（撥號(hào)音、忙音、回鈴音等），然后再轉(zhuǎn)入后續(xù)的操作。發(fā)送完電話號(hào)碼后，仍需檢測(cè)狀態(tài)信號(hào)音，若是忙音則撥打下一個(gè)號(hào)碼，若是回鈴音則繼續(xù)等待，若用戶已摘機(jī)則播放合成的報(bào)警語音。

3、語音合成

語音合成芯片通過UART 接口接收火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)，允許發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長度為204 字節(jié)。通信傳輸字節(jié)格式為：起始位1bit，數(shù)據(jù)位8 bit（低位在前），停止位1 bit，無校驗(yàn)位，波特率為9600bps。

CPU發(fā)送給語音合成芯片的所有命令和數(shù)據(jù)都需要用“幀”的方式進(jìn)行傳輸。幀格式為：“幀頭 + 數(shù)據(jù)長度+數(shù)據(jù)區(qū)”，如表1所示，其中文本編碼格式可以采用GB2312 、GBK、BIG5 和UNICODE 四種編碼方式。芯片收到命令幀及狀態(tài)查詢命令后，回傳相應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)供CPU判斷目前芯片的工作狀態(tài)。

表 1

4、信息存儲(chǔ)

外接EEPROM存儲(chǔ)器24LC02與CPU間采用I2C方式進(jìn)行通信。若CPU沒有I2C接口，可使用2個(gè)I/O端口，用軟件模擬I2C方式進(jìn)行通信。

5、主程序

主程序主要完成初始化、存儲(chǔ)工程名稱及電話號(hào)碼、合成反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的提示語音、撥打預(yù)設(shè)的電話、合成報(bào)警語音等。其框圖如圖2所示。

四、結(jié)束語

語音自動(dòng)報(bào)警技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，有利于消防管理人員及時(shí)掌握消防設(shè)備的運(yùn)行情況，尤其適用于一些不是全天候有人值班的場(chǎng)所。將文字轉(zhuǎn)變成語音，使報(bào)警信息變得更加直觀，為報(bào)警信息的傳遞提供了一條新的途徑。