CN107295207B - 实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，包括：将音频模拟信号调制于直流电源，形成直流分量的音频模拟信号，将带宽高于音频模拟信号的数字信号叠加直流分量的音频模拟信号上，组成混合信号，将数字信号的低电平脉冲以电压形式调制于总线上，并以总线上相邻的两个低电平脉冲之间的宽度进行数字编码，再将音频模拟信号调制于总线的高电平上，下发至分机，由分机接收并进行数字信号和音频模拟信号解调，分机将电压形式调制下发的数字信号转换成高于音频模拟信号带宽的电流并加载至总线上形成电流环间隔比特返回。本发明具有音频模拟信号与数字信号同时传输、互不干扰、传输距离远、失真率低、驱动能力强等优点。

Description

实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法

技术领域

本发明涉及消防通讯技术领域，具体涉及一种实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法。

背景技术

目前的消防电话系统都是采用的消防主机和分机的工作模式，一个消防主机可以带20～99门电话，并且主机可以呼叫下面每个分机，电话分机可以摘机呼叫主机。在消防电话系统中，电话总线上的信号采用的是数字信号和音频模拟信号传输，并且其传输方式为分时、分开传输，即：传输数字信号时，不能进行音频模拟信号传输；传输音频模拟信号时，数字信号会中断，例如：在没有语音通话时，总线进行数字信号传输，在此期间，若有某个话筒被摘机，则将被主机检知，然后直接切换到音频模拟信号，进行音频传输通话；在音频模式下，若有另一个从机想要加入，则所摘分机会产生一个120mA的电流信号下拉总线，从而使主机接收到新部件加入的信号，此时主机会把当前传输的音频模拟信号切换至数字信号，以便于查找新加入的分机，并让其进入语音通讯状态，然后再切换成音频状态进行通话。

上述信号传输方式所带来的不足之处在于，数字信号和音频模拟信号的传输方式在切换过程中，由于数字信号的频率在音频范围内，且在主机与分机、分机与分机之间进行音频通话时，若有新的分机加入音频通话，将自动切换成数字信号寻找新分机，因此，其在切换过程中会产生电流扰动，导致出现短时间的噪音。此外，由于主机在通话状态下去呼叫其它分机时，也需要切换成数字信号传输，以便于寻找分机，因而在发布执行命令时，数字信号和音频模拟信号的互相切换将会产生很大的噪音，造成通话质量和效果不佳。而部分厂家为了解决当前的这个问题，采用的是通话一会，再迅速切换成数字信号，但是，这样并不能有效解决实际通话中存在的周期性杂音，甚至在信号传输距离较长时还会导致不能正常通讯。

另外，上述提到，由于摘分机时，会产生一个120mA的电流下拉用于区分新的分机的加入信号，因而受限于此，电话总线所负载的总容量不能超过120mA，由此所造成的后果是，总线上的电话分机所带数量存在一个瓶颈，所带电话最多只能达到99门，这不能满足目前火灾报警系统中的大点位需求。如果需要满足容量的需求，则只能增加总线的个数，但这样反而会增加施工的难度和施工成本。

综上，有必要对现有的消防电话系统的通讯方式进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，主要解决现有技术中存在的数字信号和音频模拟信号无法同时传输，且两种信号在互相切换过程中容易出现通话噪音的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，包括以下步骤：

第一步，在消防电话系统的总线上选取出平稳的24V直流电源；

第二步，将音频模拟信号调制于选取的直流电源上，形成一个直流分量为24V的音频模拟信号；

第三步，提取带宽高于音频模拟信号的数字信号，并将其叠加在第二步中形成直流分量的音频模拟信号上，组成混合信号；

第四步，将混合信号中的数字信号的低电平脉冲以电压形式调制于总线上，并以总线上相邻的两个低电平脉冲之间的宽度进行数字编码，总线上的低电平脉冲宽度为100μs以下，优选为50μs；

第五步，将混合信号中的音频模拟信号调制于总线的高电平上，进行音频载波；

第六步，总线将调制后的信号下发至分机，由分机接收并进行数字信号和音频模拟信号解调；

第七步，分机解调数字信号和音频模拟信号后，将电压形式调制下发的数字信号转换成高于音频模拟信号带宽的电流并加载至总线上形成电流环，然后以间隔比特的方式返回至消防电话系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)由于消防电话系统是以通讯为主，而总线采用低电平脉冲宽度较窄，高电平脉冲与低电平脉冲形成的占空比较大，因此，本发明申请人经过长期充分的研究与设计，将数字信号与音频模拟信号分别调制于总线上，利用总线低电平脉冲时间短、占空比较大的特性，可以实现数字信号的调制和数字编码；利用总线高电平脉冲时间长(可占到90％以上)、驱动能力强的特性，可以实现稳定的音频载波。如此一来，因为在传输的过程中，数字信号和音频模拟信号处于不同的带宽，所以本发明在保证数字信号和音频模拟信号互不干扰的前提下，既能保证音频通话的质量和效果，又能实现两种信号的同时传输，避免由于信号切换所带来的通话杂音和信号延迟。可以说，本发明充分整合了总线的资源，并通过软硬件的巧妙结合，使得消防电话系统的整体性能得到了质的提升。

(2)不仅如此，由于总线的低电平脉冲宽度较窄，高电平脉冲与低电平脉冲形成的占空比较大，因而音频模拟信号的波形失真度较低，在新分机加入音频通话时，同样不会听见噪音，很好地确保了其他分机音频通话的质量。

(3)本发明采用24V平稳直流电压信号进行传输，不仅传输稳定、传输距离远，而且可以避免因电压波动影响通话的效果。

(4)基于本发明所设计的信号传输模式，在摘分机时，由于不再产生120mA的电流下拉，因而在本发明中，电话总线所负载的总容量不会受限，总线上的电话分机所带数量可以轻松超过现有技术所带的最大数量(99门)，不仅可以满足火灾报警系统中的大点位需求，而且因为总线上高电平脉冲时间长、驱动能力强，所以还可以在消防主机带起庞大数量电话的同时，实现信号远距离的稳定传输。

(5)本发明将总线上下发的电压形式的数字信号形成电流环，并以间隔比特的方式返回，可以避免阻抗的影响，无电压降，提高其信号返回的抗干扰能力；同时，因为没有阻抗影响，没有电压降，因而还可以实现节能的目的(即：无需在信号返回的过程中额外提供负载)。

(6)本发明设计合理、实用性强、性能稳定，既克服了行业内对消防电话系统不能同时传输数字信号和音频模拟信号所存在的技术偏见，而且带来了不可预料的技术效果(消除杂音、提高新的分机接入效率、节能、增加所带电话门数)，因此，本发明非常适于在消防技术领域中大规模推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明结合消防电话系统、总线、主机和分机的工作模式，提供了一种可以实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，其实现过程如下：

首先，在消防电话系统的总线上选取出平稳的24V直流电源，以便后续获得稳定的音频载波。而后，将音频模拟信号调制于选取的直流电源上，形成一个直流分量为24V的音频模拟信号，然后提取带宽高于音频模拟信号的数字信号，并将其叠加在第二步中形成直流分量的音频模拟信号上，组成混合信号。

接着，将混合信号中的数字信号的低电平脉冲以电压形式调制于总线上，并以总线上相邻的两个低电平脉冲之间的宽度进行数字编码。综合考虑失真度和传输驱动能力等因素，本实施例中，总线上的低电平脉冲宽度优选为100μs以下(具体可采用50μs)。

调制数字信号后，将混合信号中的音频模拟信号调制于总线的高电平上，进行音频载波。然后，总线将调制后的信号下发至分机(多个)，由分机接收并进行数字信号和音频模拟信号解调。

分机解调数字信号和音频模拟信号后，将电压形式调制下发的数字信号转换成高于音频模拟信号带宽的电流并加载至总线上形成电流环，最后以间隔比特的方式返回至消防电话系统。

通过上述实现过程，可以看出，本发明是利用了总线低电平脉冲时间短、占空比较大的特性，实现了数字信号的调制和数字编码，同时利用了总线高电平脉冲时间长、驱动能力强的特性，实现了稳定的音频载波。如此，在信号传输的过程中，因为数字信号和音频模拟信号处于不同的带宽，所以两个信号互不干扰。因此，在实际应用中，两个信号可以实现同时传输，并且在传输的同时，可以有效确保音频通话的质量和效果，从而解决现有技术由于信号切换所带来的通话杂音和信号延迟等问题，即便在通话时新接入一个分机，也不会出现杂音的现象。

本发明技术方案看似简单，实则不易想到，只有准确把握和了解消防电话系统中的信号传输特性，并合理调制于总线上，方能实现数字信号和音频模拟信号的同时传输，并带来不可预料的技术效果。应当说，本发明将消防电话系统信号传输的技术提升到了一个新的高度，很好地符合了科技发展的潮流，实现了创新。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在消防电话系统的总线上选取出平稳的24V直流电源；

(2)将音频模拟信号调制于选取的直流电源上，形成一个直流分量为24V的音频模拟信号；

(3)提取带宽高于音频模拟信号的数字信号，并将其叠加在步骤(2)中形成直流分量的音频模拟信号上，组成混合信号；

(4)将混合信号中的数字信号的低电平脉冲以电压形式调制于总线上，并以总线上相邻的两个低电平脉冲之间的宽度进行数字编码；

(5)将混合信号中的音频模拟信号调制于总线的高电平上，进行音频载波；

(6)总线将调制后的信号下发至分机，由分机接收并进行数字信号和音频模拟信号解调；

(7)分机解调数字信号和音频模拟信号后，将电压形式调制下发的数字信号转换成高于音频模拟信号带宽的电流并加载至总线上形成电流环，然后以间隔比特的方式返回至消防电话系统。

2.根据权利要求1所述的实现消防电话系统中数字信号与音频信号同时传输的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，总线上的低电平脉冲宽度为100μs以下。