基于PSTN 的城市电梯安全呼叫系统设计

1 引言

电梯是现代高层建筑不可或缺的垂直交通工具，如何保证电梯安全、可靠的运行，已受到社会的广泛关注。目前我国市场上产品多采用传统的点对点的对讲通讯方式，功能单一，通话质量、可靠性都较差。当电梯故障发生时，不能及时有效的传递乘客的呼救信息。本文设计了一种基于公共电话网（PSTN） 的城市电梯安全呼叫系统，致力于在现有基础上进行改造，提高系统可靠性，并实现电梯群的内部呼叫网络与外界通信，借助于覆盖面广的公共电话网实现将单个电梯群纳入城市安全管理体系。

图2-1 电梯安全呼叫系统通讯网络模型 

2 系统简介

本文所设计的城市电梯安全呼叫系统实现于小区电梯安全呼叫网络之上，整个系统分为四部分，分别为远程监控中心的专线电话、管理主机、机房电话和电梯分机，通信模型如图2-1 所示。远程监控中心的专线电话采用普通电话，管理主机为台式机型，放置在小区管理中心，通过公共电话网与远程监控中心的专线电话相连,带一个公共电话号码，是内部通话系统与外部连接中转站；机房对讲机安装在电梯机房内，采用壁挂式，是管理主机与电梯分机的通信中转站，向上可通过内部总线与管理主机连接，向下通过电梯总线共可连接2 部电梯的6 部电梯分机；电梯分机分为安装于电梯轿厢内的免提式轿厢分机、安装于电梯轿厢顶部的轿顶分机和安装于电梯井道底部的底坑分机，后两者为手柄式。

当出现紧急情况时，如电梯关人事件，乘客按下轿厢面板上的“紧急呼叫键”，机房电话和管理主机会同时响应，任意接听。管理主机中预先设置有多个远程监控中心的专线电话号码，当内部通话网络无人接听时，自动转接至远程监控中心的专线电话上，如遇忙音可循环拨打备用电话，直至拨通。同时远程监控中心可通过普通专线电话呼叫系统内部任意通话装置，实现“ 一条链路”原则的三方通话，而不受同层其它对讲装置干扰。当通话出现冲突时，上级单位拥有通话优先权。

3 管理主机部分设计

管理主机为台式机型，安装在小区管理中心，向下通过内部总线与机房电话连接，向上通过公共电话网与远程监控中心的专线电话相连，是整个系统的核心部分。

3.1 管理主机硬件设计

管理主机的硬件框图如图3-1 所示， 包括通话电路、摘机检测电路、振铃控制电路、键盘、液晶显示电路、EEPROM电路、实时时钟电路、DTMF收发电路、公网接口电路、语音电路和交换电路，主控芯片采用菲利浦公司的32 位ARM7 微控制器LPC2114。

图 3-1 管理主机硬件框图 [!--empirenews.page--]

3.2 管理主机软件设计

管理主机软件部分选用uC/OS-II 操作系统，将其移植到LPC2114 处理器上，移植过程在此不作讨论。主程序流程框图如图3-2 所示。

图 3-2 管理主机主程序流程图

根据功能要求，划分系统任务为：液晶显示任务、按键检测任务、设置/查询任务、信号音检测任务、号码分析任务、系统自检任务及通话任务等七个任务。 1) 液晶显示任务

每隔1 秒从时钟芯片DS1302 读取当前时钟，根据当前状态指示液晶显示不同内容，待机状态下显示系统日期和时钟，通话状态下显示通话时间。 2) 按键检测任务

键盘扫描任务不断扫描按键，如果检测到按键，记录键值并延时20 毫秒，20 毫秒后仍有按键并且键值与之前相同时判断为有效按键，通过调用OSMboxPost(KeyMbox,0,&err)函数将有效键值发送到键值消息邮箱KeyMbox，由其他任务取用。 3) 设置/查询任务

当按下SET 键时，产生外部中断EINT1，其中断服务程序唤醒设置/查询任务。根据系统输入的号码，可分别进入系统时钟设置、远程呼叫中心专线电话设置、自动转外线延时时间设置、系统自动监测范围设置。

进入预置状态后，设置/查询任务调用OSMboxPend(KeyMbox,20, &err)，等待按键， 根据输入的首位按键，进入相应设置功能的子程序。如按下“8”键，进入设置转外线呼叫延时子程序；按“9” 键进入设置远程监控中心号码子程序；按“0” 键进入设置系统时间子程序；按“1” 键进入设置自检范围子程序；按“上翻/下翻”键进入查询通话记录子程序；按“查询”键进入查询未接电话子程序；长按“查询”键3 秒进入自检结果查询子程序。 4) 信号音检测任务

当有公共电话网外线呼入或内部网络转拨远程监控中心时，通话任务唤醒信号音检测任务。任务通过采集LM567 芯片的输出引脚，并根据信号音的信号标准判断是否忙音及回铃音，以事件标志的形式反馈给通话任务，使其进行自动挂机处理及记录通话时间。 5) 号码分析任务

当有电梯分机呼叫时，管理主机的MT8870 芯片接收DTMF 信号，并产生EINT3 外部中断。根据内部通信约定，一帧数据包括起始码、分机号、校验码及结束码。在EINT3 的中断服务程序中，将收到的数据存入数组，如果收到结束码就表示一帧数据接收完毕，通过OSMboxPost()函数将数组首地址发送到已创建好的InCallMbox 消息邮箱，并且唤醒号码分析任务。

在号码分析任务中，通过调用OSMboxPend(InC allMbox,0,&err)来取得先前中断中存入的数组数据，对号码进行检查并校验，如号码正确则发送给通话任务，最后挂起自身任务。6) 通话任务

当用户摘机或有公网外线呼入时会产生摘机中断和振铃中断，在各自的中断服务程序中调用OSFlagPost()函数以事件标志的形式通知通话任务。

在通话任务中，任务不断查询当前的事件标志，根据有无摘机、是否有振铃、有无内部呼叫等，来判断主机当前的状态，进入相应处理子程序。如收到内线呼叫码并且通过号码分析任务检验，则表示有内线呼叫请求，进入内线呼叫本机处理程序；如有振铃中断，表示有外线呼入请求，进入外线呼叫本机处理程序；如果本机未通话且处于摘机状态，则进入本地呼叫内外线处理程序。这里给出了内线呼叫主机处理程序的流程图，如图3-3 所示。 [!--empirenews.page--]

图3 -3 内线呼叫本地程序流程

7) 系统自检任务

当实时时钟到了系统定时自检的时间或用户手动自检时，将唤醒系统自检任务。任务依次向每个分机发送内部规定的查询码，接收到分机应答表示分机通信正常，否则表示分机通信故障，最后将自检结果存入EEPROM。

4 结束语

本文作者的创新点在于：在传统的小区电梯安全呼叫网络的基础上，对其进行改造，可进行“电梯分机-机房电话-小区管理主机”的一条链路式的三方通话，提高了可靠性和安全性，并可通过公共电话网与远程监控中心连接，将单个电梯群纳入城市安全管理体系。该系统工程布线简单，使用维护简便，比较符合我国当前电梯呼叫类产品的市场需要。经实验室测试，此系统已经能正常工作。