Với yêu cầu của việc cảnh báo kịp thời khi có cháy và sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại công cộng, thì việc báo cháy qua mạng điện thoại là rất cần thiết, nó giúp ta giảm thiểu những thiệt hại do hỏa hoạn gây ra. Bài báo này đưa ra một giải pháp xây dựng một hệ thống báo cháy dựa trên mạng điện thoại công cộng để có thể truyền tín hiệu thông báo một cách kịp thời.
Trang 1HỆ THỐNG BÁO CHÁY QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI
Nguyễn Thanh Hà (Đại học Thái Nguyên)
Tóm tắt
Với yêu cầu của việc cảnh báo kịp thời khi có cháy và sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại công cộng, thì việc báo cháy qua mạng điện thoại là rất cần thiết, nó giúp ta giảm thiểu những thiệt hại do hỏa hoạn gây ra Bài báo này đưa ra một giải pháp xây dựng một hệ thống báo cháy dựa trên mạng điện thoại công cộng để có thể truyền tín hiệu thông báo một cách kịp thời
I Mở đầu
Trong cuộc sống luôn tồn tại những khu vực
rất dễ xảy ra cháy nổ, đòi hỏi phải có biện pháp
phòng cháy và cảnh báo kịp thời khi có cháy xảy
ra Do đó việc lắp đặt các hệ thống báo cháy có
tầm quan trọng hết sức to lớn Nó giúp ta phát hiện
nhanh chóng, chữa cháy kịp thời ở thời kỳ đầu của
vụ cháy, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy,
xưởng sản xuất Việc phòng cháy chữa cháy hiện
nay trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta
cũng như nhiều nước trên thế giới Cùng với sự
phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện
thoại, thì việc báo cháy qua mạng điện thoại là rất
cần thiết, nó giúp ta cảnh báo kịp thời những thông
tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng Bài báo
này đưa ra một giải pháp xây dựng một hệ thống
báo cháy dựa trên mạng điện thoại công cộng để
có thể truyền tín hiệu thông báo một cách kịp thời
II Mô hình hệ thống
1 Mô hình cấu trúc kết nối hệ thống
Ta có thể xây dựng một mô hình kết nối của hệ
thống như hình 1 Mô hình cấu trúc kết nối của hệ
thống trên cho phép kết nối hệ thống với mạng
điện thoại công cộng Với hệ thống này, khi có sự
cố cháy xảy ra hệ thống sẽ tự động kết nối từ máy
điện thoại cố định vào hệ thống tổng đài của mạng
điện thoại công cộng để phát tín hiệu cảnh báo
cháy tới người sử dụng và cơ quan có chức năng
2 Sơ đồ khối của hệ thống 2.1.Chức năng các khối của hệ thống:
2.1.1 Khối giải mã thu phát DTMF (Dual Tone
Mutil Frequency)
Chức năng chính của khối này là mã hoá và giải mã tín hiệu DTMF cho hệ thống khi thực hiện cuộc gọi đi (gửi cảnh báo) hoặc nhận cuộc gọi đến (thông tải giả để điện thoại hoạt động bình thường) Do hệ thống sử dụng môi trường giao tiếp là mạng điện thoại dùng mã DTMF theo chuẩn viễn thông của mạng viễn thông Trung tâm của khối này là Chip giải mã DTMF MT8880C
2.1.2 Khối phát hiện tín hiệu đảo cực
Đây là hệ thống điều khiển hai chiều (thu và phát) nên cần thiết phải thực hiện được cuộc gọi như một máy điện thoại thông thường Khi có tín hiệu cảnh báo, đồng thời hệ thống cần gửi tín hiệu cảnh báo này đến một hoặc nhiều số điện thoại đã được đặt sẵn trong chương trình thì khối xử lý Trung tâm sẽ đợi lệnh cho khối giải mã thu phát DTMF phát số cần gọi Hệ thống phải đợi cho đến khi số máy được gọi có người nhấc máy và tổng đài
sẽ gửi tín hiệu đảo cực trở lại cho hệ thống Lúc này, khối cảm biến tín hiệu đảo cực sẽ nhận được tín hiệu này và báo cho khối xử lý trung tâm biết là đường thoại đã thông và đang kết nối Khối xử lý trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo lên đường Tip- Ring và tới máy gọi được
Hình 1: Mô hình tổng thể cấu trúc kết nối của hệ thống
Trang 22.1.3 Khối cảm biến tớn hiệu chỏy và
kiểm soỏt nhiệt độ
Đõy là thiết bị chuyờn dựng cho cỏc
hệ thống cảnh bỏo nhằm phỏt hiện ra sự
thay đổi đột ngột của nhiệt độ (sự gia tăng
nhiệt độ đột ngột trong thời gian ngắn)
hoặc phỏt hiện thấy nồng độ khúi cú khả
năng sinh chỏy tại vựng cần cảnh bỏo Khi
đú khối này sẽ bỏo cho khối xử lý trung
tõm biết để gửi cảnh bỏo tới số điện thoại
cho trước, đồng thời phỏt cảnh bỏo tại chỗ
bằng cũi và đốn
2.1.4 Khối kết nối thuờ bao
Khi cú cuộc gọi đến yờu cầu điều khiển
thiết bị, thỡ khối xử lý trung tõm nhận được
tớn hiệu chuụng từ khối cảm biến tớn hiệu
chuụng Nhưng để hệ thống hoạt động như
một mỏy điện thoại thụng thường, tức là
phải nhấc mỏy thỡ khối trung tõm sẽ yờu cầu
khối kết nối thuờ bao làm việc này (tương
tự như hành động nhấc mỏy khi cú người
gọi tới) để thụng thoại và nhận yờu cầu từ
người sử dụng Khối này khi thực hiện việc
kết nối sẽ đúng cho một tải giả (cú nội trở
tương đương với nội trở của một mỏy điện thoại cố
định thụng thường) kết nối đường Line Khi đú tổng
đài sẽ phỏt hiện mức điện ỏp giảm sỳt trờn đường
Line (cũn khoảng 15V) và sẽ cho mỏy điện thoại
gọi đến kết nối với hệ thống
2.1.5 Khối xử lý trung tõm
Đõy chớnh là trỏi tim của hệ thống, phần quan
trọng nhất quyết định đến sự hoạt động của toàn
bộ hệ thống Tại đõy sẽ nhận, xử lý và phản hồi
toàn bộ thụng tin được đưa đến từ cỏc khối, cũng
như người sử dụng Khối này sử dụng một phần
mềm hệ thống linh hoạt và mềm dẻo để điều khiển
mọi hoạt động cũng như cỏc lệnh trước khi được
cỏc khối khỏc thi hành Phạm vi điều khiển được sử
dụng cho khối này là Chip AT 89C51
2.16 Khối nguồn
Khối này sẽ đảm bảo cho đầu ra đủ hai mức
điện ỏp 12VDC và 5VDC sạch và ổn định cấp cho
toàn hệ thống Điều quan trọng đảm bảo cho sự ổn
định nguồn DC là lấy ra từ Acqui và Acqui này
được nạp bằng mạch tự động nạp Chớnh vỡ đảm
bảo được chức năng cấp nguồn ổn định nờn hệ
thống vẫn hoạt động bỡnh thường ngay khi mất
nguồn 220VAC
2.1.7 Khối cảnh bỏo tại chỗ
Khối này bao gồm loa bỏo động, đốn nhỏy được lắp đặt tại khu vực cần cảnh bỏo Khi hệ thống nhận được cảnh bỏo trộm, chỏy và sự gia tăng nhiệt độ thỡ ngoài việc gửi cảnh bỏo đến người sử dụng thỡ ngay lỳc đú khối cảnh bỏo sẽ hoạt động và đưa ra cảnh bỏo tại chỗ bằng loa và đốn nhỏy
2.1.8 Khối phỏt tiếng núi
Khối này cho phộp giữ cỏc cõu ngắn lưu trong
bộ nhớ và phỏt lờn đường dõy để giao tiếp với người sử dụng Người sử dụng qua đú cú thể biết chớnh xỏc trạng thỏi của cỏc thiết bị, khối này cú thể sử dụng họ IC ngữ õm ISD (như ISD1420, ISD 2560,…)
3 Hoạt động của hệ thống qua sơ đồ khối
Khi hệ thống được cấp nguồn 220VAC, đường Line (Tip- Ring) đó được đấu nối thỡ hệ thống bắt đầu hoạt động với tỡnh trạng ban đầu (Stand by) như sau: Tất cả cỏc tiếp điểm của Relay ở khối điều khiển hở (cỏc thiết bị đều ngừng hoạt động) Chức năng cảnh bỏo chỏy sẵn sàng hoạt động (sẽ cảnh bỏo ngay sau khi cú sự cố xảy ra)
Khi cú sự cố (cú tớn hiệu chỏy và khúi) tại nhà, văn phũng, của người sử dụng, lập tức hệ thống sẽ
Nguồ n
2V
Rin g
Phát DTMF (MT8880)
Khối
xử lý Trun
g tâm AT89 C51
Cảm biến tín hiệu
cháy
-To
Kết nối thuê bao
TIP
Khuếch
đại tín hiệu thoại
Báo động tại chỗ
Phát hiện tín
hiệu
đảo cực
Cảm biến tín hiệu
cháy
-To
Khối phát tiếng nói
Hỡnh 2: Sơ đồ khối hệ thống bỏo chỏy sử dụng chip AT89C51 cú kết nối với điện thoại
Trang 3cảnh báo tại chỗ bằng loa và đèn nháy đồng thời
quay số điện thoại khẩn cấp (đã được lưu trước
trong bộ nhớ hệ thống), phát thông báo cho người
sử dụng biết sự cố này dưới dạng các câu nói ghi
sẵn trong bộ nhớ hệ thống
Tên
cảnh
báo
Phản hồi cảnh báo
bằng các câu nói
ngắn
Số điện thoại của người sử dụng
Có sự
cố cháy
khói,
nhiệt độ
“Hiện tại nhà bạn đang
cháy xin hãy xử lý
ngay”
Số ĐT 1:
0280.742742
Số ĐT 2:
0913.073591
“Hiện tại số nhà X,
đường Y đang cháy
Xin hãy đến ngay”
Số ĐT: 114
Bảng 1: Tín hiệu cảnh báo khi sự cố cháy, khói
Quá trình cảnh báo sự cố cháy và khói:
Tiếp điểm của các đầu báo khói cháy thường
đóng hoặc mở Khi có sự cố (nhiệt độ gia tăng đột
ngột, nồng độ khói cao thì các tiếp điểm này lật
trạng thái và gửi sự thay đổi này về khối xử lý
trung tâm thông qua khối cảm biến tín hiệu (cháy,
khói) Khối xử lý trung tâm phát tín hiệu cảnh báo
và điều khiển báo động tại chỗ bằng còi (Loa
15W) và bằng đèn nháy Đồng thời khối xử lý trung
tâm điều khiển khối kết nối thuê bao (giả tín hiệu
nhấc máy của điện thoại) sau khi có tín hiệu mời
quay số của tổng đài gửi đến sẽ gọi trong bộ nhớ 2
số điện thoại cảnh báo đã được lưu sẵn và lệnh cho
khối phát DTMF quay tới 2 số điện thoại trên Mỗi
số điện thoại được quay trong 20 giây cho đến khi
nào kết nối được thì quay số tiếp theo Trong trường
hợp một số nào đó không có người nhấc máy thì hệ
thống sẽ lần lượt quay các số tiếp theo và quay số
đó trong lượt tới cho đến khi kết nối được với số
cần quay Sau khi đã có người nhấc máy, tổng đài
sẽ gửi một tín hiệu đảo cực về hệ thống, khối cảm
biến tín hiệu đảo cực sẽ nhận được tín hiệu và thông
báo với khối điều khiển trung tâm là đường Line
được kết nối Khi đó khối điều khiển trung tâm điều
khiển khối phát tiếng nói phát ra các câu thông báo
ngắn đã ghi sẵn tới người nhấc máy Ví dụ: Khi gọi
quay đến số 114, khi có tín hiệu nhấc máy thì sẽ
điều khiển phát câu thông báo “Hiện tại số nhà X,
đường Y đang có cháy Xin hãy đến ngay”
III Kết luận
Trên cơ sở phân tích chức năng, phương thức
hoạt động giữa tổng đài và thuê bao điện thoại, bài
báo đã đưa ra giải pháp để truyền tín hiệu báo cháy
qua mạng điện thoại Hệ thống đã kết hợp được
những ứng dụng của vi xử lý, vi điều khiển và mạng
viễn thông cho những ứng dụng dân dụng hiệu quả
Hệ thống báo cháy qua mạng điện thoại sẽ giúp việc cảnh báo một cách kịp thời và hiệu quả, giúp cơ quan chức năng và người sử dụng kịp thời xử lý, tránh những thiệt hại lớn do báo động chậm gây ra
Tài liệu tham khảo
[1] Phạm Đình Nguyên, Phạm Quốc Anh, Bài giảng
điện thoại cơ sở, Trung tâm bưu chính viễn thông
TP.HCM
[2] Tống Văn On, Truyền dữ liệu, Trường Đại Học
Bách Khoa TP.HCM
[3] Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán
dẫn,(1997), Nhà xuất bản KHKT
[4] Ngô Diên Tập, Vi xử lý trong đo lường và điều
khiển, Nhà xuất bản KHKT
[5] Whitham D.Reeve, Báo hiệu và truyền dẫn số của
mạch vòng thuê bao,(1997),Nhà xuất bản Giáo dục
[6] Tổng cục bưu điện, Thiết bị đầu cuối thông tin [7] I.Scott MacKenzie, The 8051 Microcontroller,
(1995), Nhà xuất bản Printice Hall
[8] The 8051 Family of Microcontroller [9] Tocci, Digitall System, (1994), Nhà xuất bản
Printice Hall
[10] F H Mitchell, (1988), Introduction to Electronics
Design,Nhà xuất bản Printice Hall
Hình 3: Một modul giám sát cảnh báo cháy
Trang 4Summary
FIRE ALARM SYSTEM THROUGH PSTN
In order to have an opportune fire alarm system in the developing phase of Publish Switching Telephone Network (PSTN), the automatic system of fire alarm over telephone line becomes very necessary, helping to reduce fire damages The article shows a solution of building a fire alarm system through PSTN so that fire signals could be announced timely