CN108322278A - 一种基于zigbee的无线智能自组网的广播系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于广播设备技术领域，公开了一种基于zigbee的无线智能自组网的广播系统，设置有通信报警协调中心，通过互联网有线或者无线连接至PC机；所述通过通信报警协调中心通过通信协议连接至N个室外有源音箱，通过通信协议连接至N个教室有源音箱，通过无线连接有手机，通过通信协议连接至管理人员手机。本发明安装快捷、成本低廉、维护简单；可在有线广播系统上扩容、无发展瓶颈；可实现点对点、点对面、随意选择广播；工作性能稳定，可扩展性强；系统兼顾音频广播及红外等报警功能。
Description
技术领域
本发明属于广播设备技术领域，尤其涉及一种基于zigbee的无线智能自组网的广播系统。
背景技术
目前，我国广播形式主要有有线广播和无线广播。最直观的区别就是一个要布线，一个不需要布线。有线广播系统传输稳定性高、故障率低、结构简单，维修方便，而区域选择必需为线路的物理分区，无法满足更高要求的对某个单独的播音点控制；单条线路仅能传输单一的节目源，无法做到多节目源实时单点传输，综合布线成本高、安装周期长、扩展困难等缺点。无线广播主要有WiFi公共广播、无线调频公共广播、IP网络广播等。无线广播是无线传输或者是无线与局域网广域网相互配合传输信号以实现分区管理背景音乐、寻呼广播等功能。无线广播的优点是可以独立控制每个终端播放不同的内容、任意选择寻呼、安装灵活，缺点是抗干扰能力差、可靠性差、需要架设天线或者转发器等。
近些年物联网技术在各个领域的广泛应用，伴随着嵌入式、无线通信、传感器等技术的蓬勃发展，出现了具有感知能力、计算能力和无线通信能力的无线传感器网络系统。采用ZigBee技术进行无线通信，具有性能稳定，可扩展性强、安装快捷、维护简单、无发展瓶颈。同时能满足多组数据的双工工作。
现有学校的教学工作中，教师的授课无疑是一大重点，多采用有线或无线教学扩音器设备或喊话器(俗称小蜜蜂)，在使用过程中，经常需要更换电池或充电。每台喊话器配一个话筒，各喊话器的话筒不能混用。在日常管理和维护中存在诸多不便之处。
如今，很多单位或楼宇都安装有独立的公共广播系统和消防广播系统，也有很多单位安装了各种报警器，监控器等设施。所有这些设施几乎都自成一套系统，并且各种功能都相对独立。比如现有公共广播无论是变换何种传输模式也只是实现了单一的广播功能。
随着国内经济和生活水平的不断提高，学校、商场、集团公司以及仓储物流公司原来有线广播系统越来越不能适应现代化、数字化、网络化建设的需求。如果进行升级改造涉及到综合布线等工作，不但周期长，又受各种施工条件的限制，而且还需要一笔不小的经费开支。原来的有线广播系统已不能适应目前发展的要求。
根据目前市场上几种公共广播系统形式的实际情况，主要存在成本高、安装布线工作繁、安装调试周期长、受施工条件限制、系统不稳定、增加设备难等一些问题。
市场上现有的无线广播也存在产品单一问题。以校园广播为例：目前校园无线广播系统需要调频广播发射机发射调频点播，无线调频设备接收使用，多路分区控制器程序预设背景音乐状态，定时播放。与其他单元联用，作为自动程控播放背景音乐，寻址广播消防联动，紧急广播控制。发射天线含馈线用来发射由发射机发射的调频信号，供无线设备来接收。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有公共广播系统功能单一，除了公共广播，还需要局部广播、无线广播相配合；
市场上的有线广播需要布线，在有些地方(马路、水渠、楼宇等)布线成本高，在增设扩建过程中需要再次布线，材料及人工成本高；
对现有无线广播而言，需要用调频广播发射机发送音频信号再由接收机接收播放，或者需要借助现有互联网网络进行数据传输，在网路覆盖不到的地方难以实现；
ZigBee的传输速率理想情况下只有250K/s，传输音频信号速率不够，无法实现音频的不间断传输。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于zigbee的无线智能自组网的广播系统。
本发明是这样实现的，基于zigbee的无线智能自组网的广播系统设置有通信报警协调中心系统，通过互联网有线或者无线连接至PC机；所述通信报警协调中心系统通过通信协议连接至N个室外有源音箱系统、连接至N个教室有源音箱及统连接至管理人员手机；所述通信报警协调中心系统通过网络连接。
所述通信报警协调中心系统具有传感器数据接收和处理模块、控制模块和音频处理模块；所述传感器采集电路和音频采集组件均通过导线连接控制组件；所述控制组件通过网络连接至通信报警协调中心。
所述室外有源音箱系统内置有温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器均通过通信协议连接通信报警协调中心系统。
所述教室有源音箱系统内部安装有备用电源、温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；所述备用电源均通过导线连接温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；所述温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器均通过通信协议连接通信报警协调中心系统。
所述管理人员手机通过无线连接通信报警协调中心；所述通信报警协调中心通过GPRS或WIFI与由多个室内外有源音箱组成的zigbee自组网连接；所述多个室内外有源音箱通过无线连接zigbee终端控制端；所述通信报警协调中心通过GPRS或WIFI与移动终端连接，所述移动终端通过红外或蓝牙与zigbee自组网连接；所述zigbee自组网为多个单元的自组连接。
本发明的优点及积极效果为：
本发明不同于传统的zigebee通信的组网方式，组网不需要通过协调器对各节点进行通信，而是将所有节点都置为协调器，只要在通信范围内即可进行点对点、点对面的传输，即真正意义上的自组网。
本发明作为一套广播系统同时兼备公共广播、教学扩音、感知(相应传感器)报警三大功能，且三种功能同时工作而互不干扰。
本发明除实现了公共广播的音频信号采集、无线传输和播放外功能的同时，兼备教学扩音功能，只需一个无线话筒就能对单一环境内音箱设备进行广播。
本发明并根据不同需求在独立的音箱内可安装相应的传感器(如烟雾、红外、温湿度等)实现消防报警和数据采集功能。具有实时、稳定、低成本、低功耗的特点。
本发明安装快捷、成本低廉、维护简单；可在有线广播系统上扩容、无发展瓶颈；可实现点对点、点对面、随意选择广播；工作性能稳定，可扩展性强；本发明兼顾音频广播及红外等报警功能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于zigbee的无线智能自组网的广播系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的室外有源音箱系统、教室有源音箱系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的通信报警协调中心系统的结构示意图；
图中：1、通信报警协调中心系统；2、PC机；3、室外有源音箱系统；4、移动手机；5、教室有源音箱系统；6、管理人员手机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
现有学校的教学工作中，教师的授课无疑是一大重点，多采用有线或无线教学喊话器(俗称小蜜蜂)，在使用过程中，经常需要更换电池或充电。每天喊话器配一个话筒，各喊话器的话筒不能混用。在日常管理和维护中存在很多不便之处。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1至图3所示，
本发明实施例提供的基于zigbee的无线智能自组网的广播系统设置有通信报警协调中心系统1，通过互联网有线或者无线连接至PC机2；所述通过通信报警协调中心系统1通过通信协议连接至N个室外有源音箱系统3，通过通信协议连接至N个教室有源音箱系统5，通过无线连接有手机4，通过通信协议连接至管理人员手机6。
通信报警协调中心系统1中所有室外有源音箱系统3和教室有源音箱系统5对上传的传感器数据、音频文件及的控制信息进行综合处理；并进行音频广播；推送报警信息至室室外有源音箱系统3和教室有源音箱系统5：室外有源音箱系统3、教室有源音箱系统5采集场所内传感器数据并上传至通信报警协调中心；接收通信报警协调中心发布的广播内容；无线局部广播；远程管理和发布广播内容，接收通信报警协调中心推送的报警信息。
所述通信报警协调中心系统1的通信协议为TI-ZStack协议传输系统。
所述通信报警协调中心系统1的无线通技术采用了语音编解码芯片AMBE2000进行处理音频信号再经过AD73311进行低位速率、高质量压缩、语音增强、识别和再合成能充分满足语音传输的要求。
所述通信报警协调中心系统1以CC2530单片机作为系统集成的数据采集及控制的核心，集成各主要传感器采集电路、CC2530控制模块和音频采集模块。
所述室外有源音箱系统3内置各种传感器。
所述教室有源音箱系统5内部安装有备用电源和各种传感器。
如图2所示，管理人员手机通过无线连接通信报警协调中心；
所述通信报警协调中心通过GPRS或WIFI与由多个室内外有源音箱组成的zigbee自组网连接；所述多个室内外有源音箱通过无线连接zigbee终端控制端；所述通信报警协调中心通过GPRS或WIFI与移动终端连接，所述移动终端通过红外或蓝牙与zigbee自组网连接；所述zigbee自组网为多个单元的自组连接。
本发明的PC机2通过互联网连接至通信报警协调中心1，或者由手机4通过无线连接至通信报警协调中心1，选择广播对象，发送广播信息；通信报警协调中心1可通过通信协议连接至室外有源音箱3，在校园内进行广播；同时通信报警协调中心1可通过通信协议连接至教室有源音箱5，作为扩音设备使用；教室有源音箱5和室外有源音箱3内可根据需要安装各种传感器，例如红外、烟感、温湿度传感器等，可起到消防报警的作用；安装在教室有源音箱5和室外有源音箱3内的红外传感器可帮助公共场所的夜间管理工作，管理人员无需到现场就能判断场所内是否有人。当发生火灾时，通过安装在教室有源音箱5和室外有源音箱3内的烟感传感器启动自身音箱的报警功能发出报警信号外同时将采集到的信息迅速发送给通信报警协调中心1，由通信报警协调中心1将起火信息发送给管理人员手机6。
下面结合具体分析对本发明作进一步描述。
本发明作为一套公共广播系统，具有现有有线广播及无线广播的功能，如背景音乐、上课打铃、校园秩序维护、通知广播功能等。
作为能够与公共广播同时运行的还有正常上课时间内，兼做教学扩音器功能，每间教室不冲突，使用同一频率，开发的无线话筒调节到相应的教室序号即可进行教学工作。当有突发事件需要广播时，主控端(上位机)无须到专门设立的广播室进行广播，而是可在服务区域内任何地点选择需要广播的群体进行广播。
本发明采用性能稳定、功能完善的TI-ZStack协议栈设计了基于ZigBee无线通信的音频无损传输系统；
本发明设计配套的上位机充当服务器的角色，控制着整个系统的运行，其一端通过网口与音频处理客户端连接，另一端通过串口与协调器连接.通过服务器可以指定协调器与任意子节点通信，同时也可以指定音频处理客户端在音频采集、音频播放或者停止工作进入休眠三个状态之间转换；采用性能稳定、功能完善的TI-ZStack协议栈设计了基于ZigBee无线通信的音频无损传输系统；系统集成各主要传感器采集电路、CC2530控制模块和音频采集模块，以CC2530单片机作为系统集成的数据采集及控制的核心。
ZigBee无线通技术设计初衷是以250Kbps的低速率传输普通工控数据，所以要进行实时的语音传输对系统的设计提出了要求。本发明采用了语音编解码芯片AMBE2000进行处理音频信号再经过AD73311进行低位速率、高质量压缩、语音增强、识别和再合成能充分满足语音传输的要求；由于所处的环境电磁干扰差异很大，整个系统须具有高电磁兼容性；为了防止不同系统的ZigBee节点加入该无线音频通信系统，该系统软件设计针对固定的节点进行点对点、点对面通信和控制。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于zigbee的无线智能自组网的广播系统，其特征在于，所述基于zigbee的无线智能自组网的广播系统设置有通信报警协调中心系统，通过互联网有线或者无线连接至PC机；所述通信报警协调中心系统通过通信协议连接至N个室外有源音箱系统、连接至N个教室有源音箱及统连接至管理人员手机；所述通信报警协调中心系统通过网络连接。
2.如权利要求1所述基于zigbee的无线智能自组网的广播系统，其特征在于，所述通信报警协调中心系统具有传感器数据接收和处理模块、控制模块和音频处理模块；所述传感器采集电路和音频采集组件均通过导线连接控制组件；所述控制组件通过网络连接至通信报警协调中心。
3.如权利要求1所述基于zigbee的无线智能自组网的广播系统，其特征在于，所述室外有源音箱系统内置有温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器均通过通信协议连接通信报警协调中心系统。
4.如权利要求1所述基于zigbee的无线智能自组网的广播系统，其特征在于，所述教室有源音箱系统内部安装有备用电源、温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；所述备用电源均通过导线连接温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器；所述温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器和PM2.5传感器均通过通信协议连接通信报警协调中心系统。
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| CN203455709U (zh) * | 2013-09-26 | 2014-02-26 | 吉林农业大学 | 一种基于物联网的教室管理系统 |
| CN206118031U (zh) * | 2016-10-26 | 2017-04-19 | 四川省那科通信有限责任公司 | 一种基于无线通信网络的校园广播安全系统 |
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