CN104410759B - 一种电梯数字语音通讯装置及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接至CAN总线，通过CAN总线与监控主机通讯连接的电梯数字语音通讯装置及通讯方法，所述电梯数字语音通讯装置包括依次连接的音频输入器、音频处理器、音频编码器、数字信号处理器、音频译码器、音频放大器和音频输出器，还包括CAN总线接口以及为电梯数字语音通讯装置提供电力的电源回路，所述数字信号处理器与所述CAN总线接口连接。通过本电梯数字语音通讯装置避免了重复架设通讯线带来的布线成本高、电梯对讲系统通话质量受干扰的问题，节省了布线成本。

Description

一种电梯数字语音通讯装置及通讯方法

技术领域

本发明涉及电梯领域，尤其适用于电梯的监控、对讲系统的电梯数字语音通讯装置及通讯方法。

背景技术

传统电梯对讲系统多采用传统的模拟机，即对讲机终端输出音频信号，通过电缆直接传输至另一终端的信号输入，通过在另一终端进行信号放大后从喇叭输出。

如图1所示，每台电梯的对讲系统分别由机房主机、轿厢分机、轿顶分机、底坑分机组成。所有电梯在监控室公用一台监控主机，每台电梯独立布线至监控主机。有多少台电梯则需要布多少根通讯线至监控主机。

此方式受传输距离限制，远距离传输信号损耗很大。模拟信号传输容易受外界电波干扰如：照明灯具开关时交流220V冲击、变频器工作时的电磁干扰都会造成对讲声音模糊、浑浊、以及背景噪音大等问题。且现有技术的对讲系统布线需要独立对每台电梯至监控中心的监控主机分别布线，布线成本和施工成本大大增加。

发明内容

本发明的目的，就是克服布线成本高、电梯对讲系统通话质量受干扰的不足，提供一种可以降低布线成本，提高电梯对讲系统通话质量的电梯数字语音传输装置及通讯方法。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种电梯数字语音通讯装置，用于连接至CAN总线，通过CAN总线与监控主机或另一台电梯数字语音通讯装置通讯连接，包括依次连接的音频输入器、音频处理器、音频编码器、数字信号处理器、音频译码器、音频放大器和音频输出器，还包括CAN总线接口以及为电梯数字语音通讯装置提供电力的电源回路，所述数字信号处理器与所述CAN总线接口连接。

进一步地，还包括显示接口，其通过串行扩展端口与数字信号处理器连接。

进一步地，还包括ID身份识别器，其通过串行扩展端口与数字信号处理器连接，其用于存储自身ID身份信息，及识别CAN总线中包含自身ID身份信息的数据包。

进一步地，还包括市话通话模块，其与数字信号处理器连接。

进一步地，所述音频处理器包括依次串联连接的电阻R40、可调电阻VR1和电阻R47，所述电阻R47接地；还包括与可调电阻VR1调节端连接的隔离耦合电容E8，同向输入端通过电阻R41、电容E10串联接地、反向输入端与隔离耦合电容E8连接、输出端通过电容E11输出至喇叭的运算放大器TDA2030；所述运算放大器TDA2030的同向输入端与输出端之间还设有电阻R51；还包括偏置电路，其包括串联的电阻R48、电阻R49，串联的电阻R50、电容E9，所述电阻R48连接至12V电源，所述电阻R49、电容E9接地，所述电阻R50连接至运算放大器TDA2030的反向输入端。

进一步地，所述CAN总线接口包括CAN收发器和共模扼流圈LF4，所述共模扼流圈LF4分别连接至所述CAN收发器的CANL端和CANH端，还包括并联在接地端和CANL端的瞬态抑制二极管T3和电容C40，包括并联在接地端和CANH端的瞬态抑制二极管T4和电容C41。

进一步地，所述电源回路包括稳压器，滤波电路和限流电路；所述限流电路包依次串联的电阻RN1、保险丝F1和二极管D1；所述滤波电路包括共模扼流圈LF1，并联在共模扼流圈LF1一端的电容C13、并联在共模扼流圈LF1另一端的电容E1和电容C14；所述限流电路接入到共模扼流圈LF1的正接入极，稳压器与共模扼流圈LF1连接且接入24V电源。

一种电梯数字语音通讯方法，包括以下步骤：第一电梯数字语音通讯装置接收语音模拟信号，转换语音模拟信号为数字信号；数字信号通过编码后与电梯监控数据编码合并成完整的电梯管理数据包；所述电梯管理数据包通过CAN总线传输至监控主机或第二电梯数字语音通讯装置；所述监控主机或第二电梯数字语音通讯装置分解所述电梯管理数据包为数字音频编码和电梯监控数据编码；解码所述数字音频编码为数字信号；转换所述数字信号为语音模拟信号，放大并输出所述语音模拟信号。

进一步地，所述解码所述数字音频编码为数字信号的同时，还包括解码所述电梯监控数据编码，获得包括其所属的电梯身份信息、电梯运行状态信息、故障情况信息或端口信息中的一种或多种信息，所述一种或多种信息通过显示屏显示。

更进一步地，解码所述电梯监控数据编码之前，先解码所述电梯身份信息，判断所述电梯身份信息是否为需要对话的电梯数字语音通讯装置，若是，继续完成解码；若否，停止解码。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种基于CAN通讯的电梯数字语音通讯装置及通讯方法，该装置采用控制器局域网通讯协议，把音频信号转换为数字信号，通过CAN总线传输至远端，在远端通过解码、DA转换等手段对数据还原。该通讯方法实现多信号同时实现无干扰、无损耗传输，提高总线利用率并能适应不同协议。本发明的共享了电梯系统的通讯总线作为通讯线路，解决了重复架设通讯线带来的布线成本高、电梯对讲系统通话质量受干扰等问题。

附图说明

图1是现有电梯对讲系统的连接示意图；

图2是本发明电梯对讲系统的连接示意图；

图3是本发明电梯数字语音通讯装置的结构框图；

图4是本发明电梯数字语音通讯装置的音频放大器的电路图；

图5是本发明电梯数字语音通讯装置的CAN总线接口的电路图；

图6是本发明电梯数字语音通讯装置的电源回路的电路图；

图7是本发明电梯数字语音通讯装置的通讯方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明：

如图2所示，本实施例的电梯数字语音通讯装置分别位于监控中心、电梯机房、电梯轿厢、电梯轿顶和底坑。通过内部参数设置各个电梯数字语音通讯装置的编码地址就可以实现各个梯数字语音通讯装置之间的通讯。

如图3所示，本实施例的电梯数字语音通讯装置用于连接至CAN总线，通过CAN总线与监控主机通讯连接。其包括依次连接的音频输入器1、音频处理器2、音频编码器3、数字信号处理器4、音频译码器5、音频放大器6和音频输出器7，还包括CAN总线接口8以及为整个电梯数字语音通讯装置提供电力的电源回路9。图3中电源回路9与各个器件之间的连接关系不再画出，并不代表本实施例的电源回路不与任何器件连接。数字信号处理器4与CAN总线接口8连接，通过CAN总线接口8与CAN总线连接。

此外，本实施例的电梯数字语音通讯装置还包括显示接口11和ID身份识别器12，显示接口11通过串行扩展端口10与数字信号处理器4连接。ID身份识别器12通过串行扩展端口与数字信号处理器连接，用于存储自身ID身份信息，及识别CAN总线中包含自身ID身份信息的数据包，即每台电梯数字语音通讯装置的编码地址，通过编码地址可以实现各台电梯数字语音通讯装置之间的通讯。

进一步地，还包括市话通话模块13，其与数字信号处理器连接。通过市话通话模块，可以实现电梯数字语音通讯装置的市话通话功能，实现一机多用，节省成本。

如图4所示，本发明电梯数字语音通讯装置的音频放大器的电路图的工作原理是：音频信号从电阻R40输入，通过电阻VR1调节音频输入量送至隔离耦合电容E8前端，隔离耦合电容E8把音频信号分离出交流分量送至运算放大器TDA2030反相输入端，由运算放大器TDA2030把微弱的音频信号放大，经过输出隔离耦合电容E11最终输出至喇叭。电源A12V与电阻R48、电阻R49、电阻R50、电容E9组成偏置电路，其能保证运算放大器TDA2030工作于放大区，确保音频放大不会产生失真。电阻R51为负反馈电阻，能使放大电路的静态工作点保持稳定。

如图5所示，本发明电梯数字语音通讯装置的CAN总线接口的电路图工作原理是串行数据从共模扼流圈LF4的前端输入，通过共模扼流圈LF4进入CAN收发器PCA82C250的6、7脚，从CAN收发器的1、4脚引出至CPU。共模扼流圈抑制了干扰，保证输入收发器的数据干净。瞬态抑制二极管T3、T4有效防止因雷击及浪涌导致的功能模块失效。

如图6所示，本发明电梯数字语音通讯装置的电源回路的电路图的24V电源取至电梯控制电源。通过电阻RN1、保险丝F1、二极管D1组成的限流电路。通过电容C13、共模扼流圈LF1、电容E1、电容C14组成的滤波电路进入到稳压器LM2575，从稳压器的2脚输出5V。二极管D1可以有效防止因为输入电源反接而导致的器件损坏。输入输出端的滤波电路能够保证输入电源的纯净度和得到更稳定的输出电源。

如图7所示，本发明电梯数字语音通讯装置的通讯方法包括以下步骤：

S10：第一电梯数字语音通讯装置接收语音模拟信号，转换语音模拟信号为数字信号。

使用者通过第一电梯数字通讯装置的麦克风输入声音，声音信号通过音频处理器进行语音处理为数字信号。

S20：数字信号通过编码后与电梯监控数据编码合并成完整的电梯管理数据包。

音频编码器将数字信号进行语音编码后进入数字信号处理器。数字信号处理器将电梯的身份信息、信号状态信息、运行状态信息等一种或多种信息通过编码组成一组信息代码。该信息代码与完成语音编码的数字信号合并成完整的电梯管理数据包。

S30：电梯管理数据包通过CAN总线传输至监控主机或第二电梯数字语音通讯装置。

通过CAN总线接口把电梯管理数据包送至CAN总线上。连接在CAN总线上的监控主机或第二电梯数字语音通讯装置的CAN总线接口从CAN总线上获取了该电梯管理数据包。

S40：监控主机或第二电梯数字语音通讯装置分解所述电梯管理数据包为数字音频编码和电梯监控数据编码。

监控主机或第二电梯数字语音通讯装置将电梯管理数据包分解为数字音频编码和电梯监控数据编码，供其它功能模块分析使用。

S50：解码所述数字音频编码为数字信号。

监控主机或第二电梯数字语音通讯装置的数字信号处理器负责解码，把数字音频编码和电梯监控数据编码还原成相应的音频信号编码、电梯身份信息、信号状态信息、运行状态信息，这些还原后的信息分别由各自的功能电路获取。在获得电梯身份信息后判断所述电梯身份信息是否为需要对话的电梯数字语音通讯装置，若是，继续完成解码；若否，停止解码。通过判断电梯身份信息可以得知是否是需要通讯的电梯数字语音通讯装置，防止通讯错误。

S60：转换所述数字信号为语音模拟信号，放大并输出所述语音模拟信号。

音频信号编码进入音频译码器解码还原成模拟信号，模拟信号通过音频放大器放大后由音频输出器播放。而电梯身份信息、信号状态信息、运行状态信息则由数字信号处理器判断、分析，根据分析的结果通过连接显示接口的显示器显示。

语音数据发出：使用多带激励AMBE压缩编码技术的音频编码器、使用小阵列麦克风技术的语音处理芯片的音频处理器和数字信号处理器共同组成实现声音压缩编码、解码、回音控制的电路。语音信号从麦克风输入传输至音频处理器2，将麦克风的模拟信号转换成数字信号。数字信号通过音频编码器按照特定的规则编码储存在数字信号处理器4的缓存空间内。数字信号处理器通过算法把数字音频编码与电梯监控数据编码合并成完整的电梯管理数据包，该数据包通过CAN总线接口传送数据至CAN总线。

语音数据接收：远端的语音数据通过CAN总线经其它电梯数字语音通讯装置的CAN总线接口输入到数字信号处理器4。数字信号处理器4分解出远端的数字音频编码和电梯监控数据编码。把数字音频编码储存在数字信号处理器4的缓存空间内。音频译码器5从该空间提取数字音频编码翻译成原始编码并还原为模拟信号送到音频放大器6，经放大后的音频信号最终由音频输出器8输出。如不属于本装置处理的数据则为忽略数据信息，本装置不处理。

数据检测：数字信号处理器4分解出的电梯监控数据编码，数字信号处理器4会再进一步对其进行分析，判断数据包所属的电梯ID、电梯运行状态、故障情况、端口信息。数字信号处理器4把信息转换成对应的显示代码并控制串行扩展端口10驱动通过显示接口11驱动显示器把信息显示出来。

数据辨别：通过ID身份识别器为本地CAN通讯的电梯数字语音通讯装置设置一个本地唯一的身份ID，此ID包含在其它电梯数字语音通讯装置编码的数据包中。当第一电梯数字语音通讯装置需要和第二个电梯数字语音通讯装置通讯时，第一电梯数字语音通讯装置将包含自身ID以及需要通讯的ID在编码数据包中。第二电梯数字语音通讯装置的数字信号处理器判断所接收编码数据包是否属于其需要处理，如需要处理则执行相应处理；若判断出数据包并不属于其处理的数据包则放弃所接收的数据，避免了数据接收的混乱。

通过中继器可方便对不同电梯上的五方通话系统进行组网，且参与组网的的电梯数量不受限制，参与组网的电梯或监控中心直线距离可达1公里。

本实施例的电梯数字语音通讯装置具有接线简单方便的特点，灵活的组网的优点。同样的电梯数字语音通讯装置通过设置不同的通讯地址可分别放置于监控室、电梯机房、电梯轿厢、电梯轿顶及底坑以便组成电梯五方通话系统，解决了重复架设通讯线带来的布线成本高、电梯对讲系统通话质量受干扰等问题。

以上所述仅为解释本发明之较佳实施例，并非对本发明做任何形式上之限制。凡在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims (6)

1.一种电梯数字语音通讯装置，其特征在于，用于连接至CAN总线，通过CAN总线与监控主机或另一台电梯数字语音通讯装置通讯连接，包括依次连接的音频输入器、音频处理器、音频编码器、数字信号处理器、音频译码器、音频放大器和音频输出器，还包括CAN总线接口以及为电梯数字语音通讯装置提供电力的电源回路，所述数字信号处理器与所述CAN总线接口连接；

所述音频处理器包括：依次串联连接的电阻R40、可调电阻VR1和电阻R47，所述电阻R47接地；还包括与可调电阻VR1调节端连接的隔离耦合电容E8，同向输入端通过电阻R41、电容E10串联接地、反向输入端与隔离耦合电容E8连接、输出端通过电容E11输出至喇叭的运算放大器TDA2030；所述运算放大器TDA2030的同向输入端与输出端之间还设有电阻R51；还包括偏置电路，其包括串联的电阻R48、电阻R49，串联的电阻R50、电容E9，所述电阻R48连接至12V电源，所述电阻R49、电容E9接地，所述电阻R50连接至运算放大器TDA2030的反向输入端。

2.根据权利要求1所述的电梯数字语音通讯装置，其特征在于：还包括显示接口，其通过串行扩展端口与数字信号处理器连接。

3.根据权利要求1或2所述的电梯数字语音通讯装置，其特征在于：还包括ID身份识别器，其通过串行扩展端口与数字信号处理器连接，其用于存储自身ID身份信息，及识别CAN总线中包含自身ID身份信息的数据包。

4.根据权利要求1或2所述的电梯数字语音通讯装置，其特征在于：还包括市话通话模块，其与数字信号处理器连接。

5.根据权利要求1所述的电梯数字语音通讯装置，其特征在于：所述CAN总线接口包括CAN收发器和共模扼流圈LF4，所述共模扼流圈LF4分别连接至所述CAN收发器的CANL端和CANH端，还包括并联在接地端和CANL端的瞬态抑制二极管T3和电容C40，包括并联在接地端和CANH端的瞬态抑制二极管T4和电容C41。

6.根据权利要求1所述的电梯数字语音通讯装置，其特征在于：所述电源回路包括稳压器，滤波电路和限流电路；

所述限流电路包依次串联的电阻RN1、保险丝F1和二极管D1；

所述滤波电路包括共模扼流圈LF1，并联在共模扼流圈LF1一端的电容C13、并联在共模扼流圈LF1另一端的电容E1和电容C14；

所述限流电路接入到共模扼流圈LF1的正接入极，稳压器与共模扼流圈LF1连接且接入24V电源。