CN101571984A - 声频触发报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声频触发报警系统及方法，所述系统包括声频触发单元、显示单元、编码单元、解码单元及输出单元，所述声频触发单元的输出为多路，声频触发单元将采集到的声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元，所述编码单元对所述多路开关信号进行编码，并将编码后的报警信号发送给解码单元，所述解码单元用于对编码后的报警信号进行解码，所述输出单元对所述解码单元解码后的信息输出。本发明可以对多个地点的声音进行监测，通过使用编码电路的方式实现多路报警，电路简单，工作可靠。

Description

声频触发报警系统及方法

技术领域

本发明公开了一种报警系统，尤其是一种声频触发报警系统。

背景技术

在某些需要安静的场所，对声音的大小有着特殊的要求，一般不能超过某一分贝，例如医院、看守所等。目前的常规方法是由相关人员进行监视，通过人工的方法，由人耳来分辨现在场所内的声音是否过大，如果过大，则进行人工干预。然而，目前这种方法存在诸多弊端。例如，由人耳来分辨声音的大小显然不准确，人为的主观因素大；再有，使用专人值班来监视会增加人员的劳动强度，并造成一定的精神压力。

因此，有必要设计一种装置来代替人工对声音进行监测，既准确又节省了人力成本。例如在看守所内发生打架、斗殴及伤人事件前，一般情况下会先出现争吵的现象，我们则通过声频触发报警系统在音量超过正常值时，提前发现问题，达到防止在押人员出现打架、斗殴及伤人事件的效果。

在现有的技术中有对特定的监仓进行声音的监测，但未有一种设备可在音量超过正常值时，自动发出报警提示和联动视频监控系统，以使值班人员可提前发现问题，防止出现打架、斗殴及伤人事件(而不需人工操作的)。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种声频触发报警系统及方法，可以对多处、远距离的声音信号进行及时而准确地监测，当有不正常的声音发生时，及时发出报警提示，便于值班人员做出及时处理，从而节省人力成本，减少人员的劳动强度。

为实现上述的发明目的，本发明提供一种声频触发报警系统包括声频触发单元、编码单元、解码单元及输出单元，所述声频触发单元的输出为多路，所述声频触发单元用于将采集到的声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元，所述编码单元对所述多路开关信号进行编码，并将编码后的报警信号发送给解码单元，通过解码单元对编码后的报警信号进行解码，由所述输出单元对所述解码单元解码后的信息输出。

在上述的声频触发报警系统中，进一步地，所述的声频触发单元包括多路声音传感器和与其相应的触发电路，所述声音传感器将感测到的声音信号发送给与其相应的触发电路，由所述触发电路将声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元。

更进一步地，所述声音传感器为拾音器。所述触发电路包括放大电路、比较电路、输出电路，其中，所述放大电路将接收到的声音信号放大后，由比较电路与一基准信号进行比较，然后通过输出电路输出一开关信号。其中，所述的输出电路包括单稳态触发器和继电器输出电路，单稳态触发器的输入端与比较电路的输出端相连，单稳态触发器的输出端与继电器输出电路的输入端连接，继电器输出电路的输出端与编码单元的输入端相连。

在上述的声频触发报警系统中，所述编码单元包括编码CPU、输入扫描电路和通讯电路，所述输入扫描电路与声频触发单元的多路输出端连接，所述CPU与输入扫描电路连接，用于接收输入扫描电路连接的由声频触发单元输出的报警信号，所述通讯电路与解码单元连接，用于将经过CPU处理的编码报警信息发送给所述解码单元。

在上述的声频触发报警系统中，所述解码单元包括CPU和通讯电路，所述通讯电路的输入与编码单元中的通讯电路的输出端相连，用于将编码单元输出的信息发送到CPU进行处理，CPU处理后，发送到输出单元输出。

在上述的声频触发报警系统中，所述的输出单元包括显示单元和/或音频输出单元。其中，所述显示单元包括驱动电路和与其相连的数码管，通过数码管显示报警地点。所述音频输出单元为声音报警器，其与所述的解码单元的输出相连，用于声音报警。当然输出也可为采用上述两种输出方式相结合的方式。

所述声频触发单元的输出最多可以为1024路。

本发明还提供了一种基于上述声频触发报警系统的报警方法，包括以下步骤：

步骤1，在多个地点采集声音信号；

步骤2，对所述多个声音信号进行编码；

步骤3，对已编码的信息进行解码；

步骤4，将解码后的信息输出或存储。

进一步地，在所述的声频触发报警方法中，所述步骤1中还包括将采集后的声音信号转换为相应的开关信号。

更进一步地，所述步骤1还包括以下步骤：将转换后的开关信号发送到视频监测系统，通过该开关信号触发与该开关信号对应地点的视频图像。

当将采集后的声音信号转换为相应的开关信号时，进一步地，在步骤2中，对所述多个代表声音信号的开关信号进行编码。

在上述的声频触发报警方法中，在步骤4中，将解码后的信息输出的方式包括面板显示、灯光闪烁和/或音频输出。

本发明可以对多个地点的声音进行监测，通过使用编码电路的方式实现多路报警，电路简单，工作可靠，并且，可以对表示报警的开关信号进行利用，如将报警的开关信号输出给视频监控系统的矩阵设备，使声频报警的同时联动视频信号，以便值班人员可进行视频复核，查看报警是否有异常情况。

附图说明

图1为本发明一实施例的系统框图；

图2为该实施例的声频触发单元中触发电路的电路原理图；

图3为该实施例的编码单元的电路原理图；

图4为该实施例的解码及显示处理单元的电路原理图；

图5为该实施例的显示单元的部分电路原理图；

图6为本发明提供的一种基于上述声频触发报警系统的报警方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

以下以对一监狱各个监仓进行监测为例，对各个监仓进行监测的声频触发报警系统主要包括两大部分，一个是位于监测现场的声音传感器，如拾音器，一个是位于监控室内的设备，其中，声音传感器通过音频信号线连接到监控室内的设备上。

在本发明的一个具体实施例中，所述位于监控室内的设备主要包括触发电路、编码单元、解码及显示处理单元和显示单元、蜂鸣器等。触发电路与位于监测现场的声音传感器连接，多个声音传感器和与其对应的触发电路共同构成声频触发单元。

如图1所示，为本实施例的系统框图。假设该监狱有1024个监仓，则有1024个声音传感器11_i和与其相对应的触发电路12_i，声频触发单元1将采集到的声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元2，其主要是对现场的音频信号进行采集、放大、比较、输出，是整个系统的基础组成，完成了整个系统的基本信号采集处理，将模拟信号转换为系统所需的数字信号。另一路报警的开关信号输出给视频监控系统的矩阵设备，使声频报警的同时联动视频信号，以便值班人员可进行视频复核，查看报警是否有异常情况。所述编码单元对所述多路开关信号以编码的方式进行有机的归纳和处理，并将编码后的报警信号发送给解码及显示处理单元3，通过解码及显示处理单元3对编码后的报警信号进行处理，通过显示单元4上的显示电路进行显示，提示值班人员进行报警后的处理。

图1中的触发电路12_i的电路原理图如图2所示，该电路是为声频触发报警系统进行音频信号的采样、处理，与音量的额定值进行比较后输出报警信号的基础电路；是声频触发报警系统能够可靠工作的先决条件。在考虑系统的合理性、可行性、稳定可靠和易用等特性的同时，为避免报警信号的混乱，各监仓都可单独输出一路报警信号。本系统最多可扩展至1024路。图2所示的电路包括以下几部分：

1.电源滤波电路：

电源滤波电路是由电容C7(220UF)和R16(75欧姆)组成，构成一个低通滤波器，将电源端的高频干扰信号过滤，加强电源的抗干扰能力，使系统能更加正常可靠。

2.放大电路：

放大电路采用功率运算放大器LM358组成。放大电路由运放LM358 IC1A、R3、R4、R5、R6、R7、R8组成，其中R3、R4、R5形成一个信号的基础电压，使信号以此电压为中心进行变化；运放LM358由R7和R6构成同相基本运算放大电路，放大倍数为4.3倍，并在反相端用R6和C3构成一个选频低通放大电路，对低频的噪声抑其放大倍数，对前面的带通电路提供一个有效的补充。

3.比较电路：

为节省和充分利用电子元件的功能，电路中利用芯片LM358中的另一放大电路构成比较器，以便通过调节电压来进行灵敏度的调节。比较电路由LM358 IC1B、R9、R10、R11、R12、R13、C8、C4组成。为改进比较器的抗干扰能力，以避免由于干扰电压造成输出的不必要的摆动，可以采用一种具有滞回特性的比较器，即施密特触发器。利用施密特触发器的回差特性，使电路具有一定的抗干扰能力。可以用于对信号进行整形、波形变换、幅度限幅等。当输入的为音频非方波波形时，经过施密特触发器电路转换为方波波形，从而实现了波形变换的功能。比较器的比较电压可通过可调电阻R13进行调节，由2.4伏至10.8伏可调，可以根据现场的噪声环境调节触发器的灵敏度。

经过LM358 IC1A放大了的音频信号输入到LM358 IC1B的反相输入端，由R11、R13和R12构成的电路可以产生一基准信号，并输入到LM358 IC1B的同相输入端，与放大了音频信号进行比较，比较后的信号作为单稳态触发器的输入。

4.定时输出电路：

由芯片555、R15、C6、C5、R14构成单稳态触发器，定时输出驱动继电器吸合。555定时器电路是一块介于模拟与数字电路的一种混合电路，电路的输出参数与元件参数的关系如下：在正常的情况下，555芯片的2脚置位端无触发信号，即在稳定状态3脚的输出为低电平，当置位端加进负向脉冲(所述负向脉冲的电压应低于1/3VCC)时，此时电路进入暂稳态，同时555的输出端3脚变为高电平。在暂稳期间VCC通过R14对电容器C5充电，当C5上电压充电到2/3VCC时，输出3脚变为低电平，电路又复原至稳态，在暂稳状态，3脚输出为高电平的时间T＝3.69S。

5.继电器输出电路：

由R18、T1、D2、继电器组成继电器输出电路，主要是当555芯片输出变为高电平时，则驱动继电器吸合，产生一个报警的开关信号。可对该开关信号进行利用，如将报警的开关信号输出给视频监控系统的矩阵设备，使声频报警的同时联动视频信号，以便值班人员可进行视频复核，查看报警是否有异常情况。

参见图3，该实施例的编码单元的电路原理图，该编码单元采用MCS51系列芯片作为CPU，用可编程的I/O接口作为输入扫描电路完成对多路报警信号的采样，并通过编程可同时接受多路报警信号，通过程序进行采样、编码处理，再通过通讯芯片输出报警编码。因此，该电路主要是由硬件和软件两大部分组成。

对于硬件部分：电源电路部分是由变压器(图中未示出)、保险管、二极管(D1、D2、D3、D4)、电容C1、C2、C3、芯片LM7805，电阻R5、发光二极管(LED1)组成，其中D1、D2、D3、D4是起整流作用，电容C1、C2、C3是起滤波作用，LED1是电源的显示灯。

复位电路部分是由按键RST、C8、R6、R7组成，复位信号是外部输入的强制性信号，其作用是使单片机初始化。

时钟电路部分是由X1、C4、C5组成，单片机要工作，需要有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。因此时钟电路是单片机的基础外围电路。

行列式矩阵输入扫描电路是由128个二极管(LA1-LA16、LB1-LB16、LC1-LC16、LD1-LD16、LE1-LE16、LF1-LF16、LG1-LG16、LH1-LH16)及单片机的P0、P1、P2(I/O接口)共24个输入输出口组成，其中，P0及P2口每一个输出接8个二极管，上述每一个输出口所接的8个二极管的另一端分别(通过声频触发单元的继电器输出报警信号)与P1口相连，由此构成一行列式矩阵输入扫描电路，主要是扫描各个报警的输入信号。

通讯电路部分是由通讯芯片SN75176、R10、R11、R1、R2、R12、C6及单片机的P3口中的RXD、TXD组成，将单片机经编程处理后的报警编码传输出去。

对于软件部分。使用单片机的汇编语言和C语言进行编程，使单片机能按设计要求可靠工作。

如图4所示，为该实施例的解码及显示处理单元的电路原理图，解码及显示电路是采用MCS51系列芯片作为CPU，用可编程的I/O接口作为功能按键，完成对多路报警信号的处理及显示，通过通讯芯片接收报警编码，并驱动显示电路使报警信号能有效快速地显示出来。该电路主要是由硬件和软件两大部分组成。

对于硬件部分：电源电路部分是由变压器(图中未示出)、保险管、二极管(D1、D2、D3、D4)、电容C1、C2、C3、电阻R5、芯片LM7805和发光二极管(LED1)组成，其中D1、D2、D3、D4是起整流作用，电容C1、C2、C3是起滤波作用，LED1是电源的显示灯。

复位电路部分是由按键(RST)、C8、R6、R7组成，复位信号是外部输入的强制性信号，其作用是使单片机初始化。

时钟电路部分是由X1、C4、C5组成，单片机要工作，需要有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。因此时钟电路是单片机的基础外围电路。

通讯电路部分是由通讯芯片SN75176、R10、R11、R1、R2、R12、C6及单片机的P3口中的RXD、TXD组成，接收编码电路处理后的报警编码。

另外，在该单元还设置有5个功能键S1-S5，分别与单片机的P1口相连，主要是完成用户对报警信号的查询、旁路、撤消等功能的处理。其中，旁路的含义是对特定的报警信号进行暂不处理。这5个功能键的作用具体为：一个用于报警显示的手动查询，即用来查询已贮存的发出过报警显示的仓号，如10个；一个用于报警显示的撤消，即用来将已贮存的发出过报警显示的仓号中最早的1个清除；一个为旁路设置，即用来设置哪些报警仓号不进行显示；一个为旁路设置确认，即用来对上述设置进行确认，一个为旁路设置的查询，即用来查询设置了哪些报警但不进行显示的仓号。

另外，图中的SP1为蜂鸣器，由CPU的P3.7脚控制，用于在显示报警的同时，进行声音报警。

图5为该实施例的显示单元的部分电路原理图。在该显示电路中，包括驱动电路和对应的数码管，每一个数码管各由一个驱动芯片相连。其通过端口P1与图4中的端口P1相连。类似地，端口P2与图4中的端口P2相连。

因此，本实施例有两组共6个数码管，一组显示即时的报警仓号，如131、132等，一个组切换显示最近的十个记录的报警仓号。

在本实施例中，声频触发电路调整了信号放大倍数，使电路工作更加可靠合理；编码电路部分增加了128个二极管，避免了多路信号同时报警时出现对报警信号的误编码；编码及解码电路部分可以采用485通讯方式，使通讯距离可最长到1200米，并可多机通讯；在显示电路部分增加抗干扰的处理和增加数字闪烁报警的效果。

图6为本发明提供的一种基于上述声频触发报警系统的报警方法的一个实施例的流程图，包括以下步骤：

步骤S1，在多个地点通过拾音器采集声音信号；

步骤S2，将拾音器采集的声音信号转换为相应的开关信号；对于该开关信号，在本实实施例中包括并行的两种处理方式，一种是步骤S3，一种是步骤S4。

步骤S3，将转换后的开关信号发送到视频监测系统，通过该开关信号触发与该开关信号对应地点的视频图像。由此可以通过视频图像来确认该地点是否有异常。

步骤S4，对转换后的多个开关信号进行编码；

步骤S5，对已编码的信息进行解码；

步骤S6，将解码后的信息输出或存储，输出的方式可以包括面板显示、灯光闪烁和/或音频输出。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种声频触发报警系统，包括声频触发单元，其特征在于，还包括编码单元、解码单元及输出单元，

所述声频触发单元的输出为多路，所述声频触发单元用于将采集到的声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元；

所述编码单元用于对所述多路开关信号进行编码，并将编码后的信息发送给所述解码单元；

所述解码单元用于对编码后的报警信号进行解码；

所述输出单元对所述解码单元解码后的信息输出。

2.根据权利要求1所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述的声频触发单元包括多路声音传感器和与其相应的触发电路，所述声音传感器将感测到的声音信号发送给与其相应的触发电路，由所述触发电路将声音信号转变为表示报警的开关信号输出给编码单元。

3.根据权利要求2所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述声音传感器为拾音器。

4.根据权利要求2所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述触发电路包括放大电路、比较电路和输出电路，其中，所述放大电路将接收到的声音信号放大后，由比较电路与一基准信号进行比较，然后通过输出电路输出一开关信号。

5.根据权利要求4所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述的输出电路包括单稳态触发器和继电器输出电路，单稳态触发器的输入端与比较电路的输出端相连，单稳态触发器的输出端与继电器输出电路的输入端连接，继电器输出电路的输出端与编码单元的输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述编码单元包括编码CPU、输入扫描电路和通讯电路，所述输入扫描电路与声频触发单元的多路输出端连接，所述CPU与输入扫描电路连接，用于接收输入扫描电路连接的由声频触发单元输出的报警信号，所述通讯电路与解码单元连接，用于将经过CPU处理的编码信息发送给所述解码单元。

7.根据权利要求6所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述解码单元包括CPU和通讯电路，所述通讯电路的输入与编码单元中的通讯电路的输出端相连，用于将编码单元输出的信息发送到CPU进行处理，CPU处理后，发送到输出单元输出。

8.根据权利要求1所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述输出单元包括显示单元和/或音频输出单元。

9.根据权利要求8所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述的显示单元包括驱动电路和与其相连接的数码管，通过数码管显示报警地点。

10.根据权利要求8所述的声频触发报警系统，其特征在于，音频输出单元为声音报警器，其与所述的解码单元的输出相连，用于声音报警。

11.根据权利要求1所述的声频触发报警系统，其特征在于，所述声频触发单元的输出最多为1024路。

12.一种基于上述权利要求1-11任一所述声频触发报警系统的报警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在多个地点采集声音信号；

步骤2，对所述多个声音信号进行编码；

步骤3，对已编码的信息进行解码；

步骤4，将解码后的信息输出或存储。

13.根据权利要求12所述的声频触发报警方法，其特征在于，所述步骤1中还包括将采集后的声音信号转换为相应的开关信号。

14.根据权利要求13所述的声频触发报警方法，其特征在于，所述步骤1还包括以下步骤：将转换后的开关信号发送到视频监测系统，通过该开关信号触发与该开关信号对应地点的视频图像。

15.根据权利要求13所述的声频触发报警方法，其特征在于，在步骤2中，对所述多个代表声音信号的开关信号进行编码。

16.根据权利要求12所述的声频触发报警方法，其特征在于，在步骤4中，将解码后的信息输出的方式包括面板显示、灯光闪烁和/或音频输出。

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