CN206686182U - 一种电梯数字语音对讲系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电梯数字语音对讲系统，包括：设置在电梯轿厢内的拾音器、扬声器、按键和模数/数模转换模块，设置在机房内的微处理器模块、射频模块、天线和电源模块，模数/数模转换模块与射频模块通过传输线缆连接；拾音器获取模拟信号，模数/数模转换模块接收该模拟信号并转换为数字信号，然后通过传输线缆传送给射频模块，射频模块将数字信号调制后通过天线发送出去；射频模块对外界发送过来的数字信号解调，并通过传输线缆传送至模数/数模转换模块，模数/数模转换模块将解调后的数字信号转换为模拟信号，再将模拟信号传送至扬声器；本实用新型的语音对讲采用数字信号方式传输，可显著提高语音对讲效果并节约布线成本。

Description

一种电梯数字语音对讲系统

技术领域

本实用新型涉及电梯对讲通讯技术领域，尤其涉及一种电梯数字语音对讲系统。

背景技术

根据国家强制规定，每台电梯都必须配备对讲系统，特别是保证在电梯出现故障时实现轿厢、机房及监控中心之间的通话。传统电梯对讲系统普遍采用模拟制式的有线对讲机，通过语音模拟信号的传输来实现对讲功能，而模拟对讲方式存在如下缺陷：1)模拟信号在传输中抗干扰能力差，传输距离短，语音质量差；2)需要采用屏蔽能力强、柔韧性好的特殊线缆做传输介质，成本较高且布线较为困难。

随着社会现代化的发展，电梯的使用愈发普遍，电梯语音对讲系统的可靠性也越来越受到人们的重视，所以人们都在谋求对现有技术的改造来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗干扰能力强、语音效果好、成本低的电梯数字语音对讲系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:

一种电梯数字语音对讲系统，包括：

设置在电梯轿厢内的拾音器、扬声器、按键和模数/数模转换模块，设置在机房内的微处理器模块、射频模块、天线和电源模块，模数/数模转换模块与射频模块通过传输线缆相连接；

按下按键后发出触发信号，微处理器模块接收触发信号，然后控制拾音器获取模拟信号，拾音器将模拟信号传送至模数/数模转换模块，模数/数模转换模块将模拟信号转换为数字信号，再将数字信号通过传输线缆传送给射频模块，射频模块对数字信号进行调制，通过天线将调制后的数字信号发送出去；

天线接收到从外界发送过来的数字信号，射频模块对数字信号进行解调，再通过传输线缆将解调后的数字信号传送至模数/数模转换模块，模数/数模转换模块将数字信号转换为模拟信号，再将模拟信号传送至扬声器。

进一步地，传输线缆为电梯随行电缆。

进一步地，电源模块包括市电单元和备用电源单元。

更进一步地，备用电源单元为不间断电源，不间断电源的输入端与市电单元的输出端相连接，不间断电源的输出端与微处理器模块相连接。

进一步地，还包括设置在机房内的压缩/解压缩模块；

压缩/解压缩模块对模数/数模转换模块输出的数字信号进行压缩处理；

压缩/解压缩模块对接收到的数字信号进行解压缩处理，并将解压缩后的数字信号传送至模数/数模转换模块。

进一步地，还包括设置在机房内的加密/解密模块；

加密/解密模块对接收到的数字信号进行加密处理，并将加密后的数字信号经过微处理器模块传送至射频模块；

射频模块将解调后的数字信号经过微处理器模块传送至加密/解密模块，加密/解密模块对解调后的数字信号进行解密处理。

进一步地，还包括设置在电梯轿厢内的数字摄像头，微处理器模块接收图像采集请求信号，然后控制数字摄像头对轿厢进行图像信号采集；

数字摄像头将采集到的图像信号经过微处理器模块传送至射频模块，射频模块将图像信号调制后通过天线发送出去。

进一步地，还包括设置在电梯轿厢内的数字化温湿度传感器，微处理器模块接收温湿度数据采集请求信号，然后控制数字化温湿度传感器对轿厢的温度和湿度数据信号进行采集；

数字化温湿度传感器将采集到的温度和湿度数据信号经过微处理器模块传送至射频模块，射频模块将温度和湿度数据信号调制后通过天线发送出去。

更进一步地，射频模块基于双时隙时分复用技术进行数字信号的收发。

再进一步地，射频模块启动全双工时隙,全双工时隙包括依次交互循环的发送时隙及接收时隙；

在上行链路上，射频模块将待发送数字信号处理后，在发送时隙，射频模块将数字信号通过天线发送出去；

在下行链路上，在接收时隙,射频模块通过天线接收外界发送过来的数字信号，对数字信号进行处理。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种电梯数字语音对讲系统，将待传输的语音模拟信号转换为数字信号，采用电梯所现有的随行电缆作传输介质实现电梯轿厢与机房之间数字信号的有线传输，再通过无线通信技术来实现机房与监控中心终端之间数字信号的无线传输。本实用新型不需要铺设专用的模拟信号传输线缆，节约了布线成本，且数字信号具有抗干扰性能好、不易失真的特点，可以显著提高语音对讲效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电梯数字语音对讲系统电路模块框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电梯数字语音对讲系统电路模块框图；

图3为本实用新型实施例提供的电源模块框图；

图4为本实用新型实施例涉及的全双工时隙的时隙示意图；

图5为本实用新型实施例涉及的对讲发送端处理信号的信号示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。

参见图1，图1为本实用新型实施例提供的电梯数字语音对讲系统电路模块框图，其中，拾音器10、扬声器11、按键12和模数/数模转换模块13设置于电梯轿厢内；微处理器模块20、射频模块21、天线22和电源模块23设置于机房内。拾音器10和扬声器11分别与模数/数模转换模块13连接，模数/数模转换模块13、微处理器模块20与射频模块21依次相连，按键12及电源模块23分别单独连接在微处理器模块20上，并且，天线22连接在射频模块21上。应当说明的是，轿厢内的模数/数模转换模块13和按键12与机房内的微处理器模块20通过传输线缆30连接。

下面对上述电梯数字语音对讲系统的运行过程进行说明。

上述电梯数字语音对讲系统在进行呼叫通话时，包括以下步骤：通过按下电梯轿厢内的按键12后发出触发信号；微处理器模块20接收到触发信号后控制拾音器10对语音模拟信号进行采集；拾音器10将采集到的模拟信号传送至模数/数模转换模块13，模数/数模转换模块13通过内部的模数转换器将语音模拟信号编码数字化后转换为数字信号；再将数字信号通过传输线缆30传送给机房的射频模块21，射频模块21将待发送的数字信号调制后通过天线22发送出去。

上述电梯数字语音对讲系统在接收外界呼叫时，包括以下步骤：射频模块21对通过天线22接收到的外界发送过来的数字信号进行解调；再通过传输线缆30将解调后的数字信号传输至模数/数模转换模块13，模数/数模转换模块13通过内部的数模转换器将数字信号进行译码转换为语音模拟信号；语音模拟信号再通过扬声器11播放出来。

此处需要说明的是，模数/数模转换模块13可以是现在市面上通用的模数/数模转换器，也可以是通过在微型电脑中装设特定的软件来进行信号处理的软件模块，也可以是可进行信号处理的可编程控制器或其它结构。

还应当说明的是，本实用新型上述公开的电梯数字语音对讲系统中，采用的传输线缆30为电梯现有的随行电缆，不需要另外铺设电话线或其他专用线缆，节约了布线成本；并且，本实用新型中将待传输的语音信息转换成数字信号后通过随行电缆进行传输，而数字信号有抗干扰性强、传输过程中不易失真的特性，可以较好的提高语音质量。

图2为本实用新型提供的另一种电梯数字语音对讲系统电路模块框图，请参见图2。

该系统包括：设于电梯轿厢内的拾音器10、扬声器11、按键12和模数/数模转换模块13，设于机房的微处理器模块20、射频模块21、天线22和电源模块23，以及连接电梯轿厢与机房中相关模块的传输线缆30，该传输线缆30优选为电梯现有的随行电缆。

作为优选，机房内还设有压缩/解压缩模块24，其中的压缩单元对模数/数模转换模块13传输过来的数字信号进行压缩处理，解压缩单元对接收到的数字信号进行解压缩处理后再传输至模数/数模转换模块13。通过对数字信号进行压缩处理，能够有效缩减传输的数据总量，从而降低对随行电缆带宽的要求。

作为优选，机房内还设有加密/解密模块25，微处理器模块20对接收到的待发送数字信号进行读取，接着与加密/解密模块25相连完成密钥的获取，再由加密/解密模块25根据密钥数据对待发送数字信号进行加密，再将加密后的数字信号经过微处理器模块20传输至射频模块；同样，微处理器模块20接收到射频模块发送过来的解调后的加密数字信号，将信号读取后与加密/解密模块25相连完成密钥的获取，再由加密/解密模块25根据密钥数据对接收到的数字信号进行解密。需要说明的是，本系统的加密/解密模块25采用的是AES(高级加密标准)加密技术，密钥长度为128位，具有很高的保密性。

作为优选，电源模块23可进一步包括市电单元203和备用电源单元213，请参见图3。备用电源单元203为一UPS(不间断电源)电源，备用电源单元213的输入端用于接市电单元203输出的220V交流电，备用电源单元213的输出端与微处理器模块20相连，用于输出12V直流电为各用电模块提供工作所需用电。当电梯正常运行时，由市电单元203供电，220V交流市电输入到UPS电源进行稳压整流后输出12V直流电为系统提供工作用电，同时还向UPS电源内部的电池进行充电；当电梯因事故停电时，UPS电源立即由内部的电池为系统供电，使系统维持正常工作。当然，备用电源单元213还可以是其他任何形式能够为系统提供电量的电源装置，这里不再一一赘述。

作为优选，电梯轿厢内还设有数字摄像头14，微处理器模块20接收到图像采集请求信号后控制数字摄像头14对轿厢内的图像信号进行采集；数字摄像头14对轿厢内的图像信号进行采集后经过微处理器模块20传送至射频模块21，射频模块21将图像信号调制后通过天线22发送出去。应当说明的是，微处理器模块20接收到的图像采集请求信号为通过射频模块21由天线22接收到的监控中心终端发送过来的请求信号或通过在轿厢内按下按键12所触发的请求信号。通过设置数字摄像头14，监控中心管理人员可直观地对电梯内的实际情况进行观察，能够及时制定合理的解决方案来应对紧急事件。

作为优选，电梯轿厢内还设有数字化温湿度传感器15，微处理器模块20接收到温湿度数据采集请求信号后控制数字化温湿度传感器15对轿厢内的实时温度和湿度数据信号进行采集；数字化温湿度传感器15将采集到的实时温度和湿度数据信号经过微处理器模块20传送至射频模块21，射频模块21对温度和湿度数据信号进行调制后通过天线22发送出去。同样，微处理器模块20接收到的温湿度数据采集请求信号为通过射频模块21由天线22接收的监控中心终端发送过来的请求信号或通过在轿厢内按下按键12所触发的请求信号。通过设置数字化温湿度传感器15，可以获悉轿厢内实时的温度和湿度，当确定电梯的温度和湿度超过预设的工作温度阈值和工作湿度阈值时，监控中心管理人员可以控制电梯停止运行，并及时对电梯进行检修，尽可能避免人员被困在电梯内的事故发生，提高电梯运行的安全性。

作为优选，在使得用户可以基于数字语音对讲系统实现数字对讲的同时，还提供了一种全双工收发机制，请参见图4，基于数字无线通信技术标准规定的30ms时隙的概念，以30ms时隙为边界定义了两个独立工作的时隙1和时隙2，全双工数字对讲方法应用采用一个时隙发送信号，下一相邻时隙接收信号的双时隙时分复用的方式；在实际应用中，全双工时隙的时隙长短可以根据技术发展进行任意设置。

在全双工模式下收发数据，发送方主动发送时建立30ms时隙，接收方接收到同步帧后，根据接收到的同步头建立30ms时隙，所以当发送方实际输出的信号由于射频通道造成延时时，接收方按照接收到的同步头信息建立的时隙会产生偏差，就必须要调整。

图5描述的是发送方信号未校准和校准后内部30ms时隙和空中DMR(数字无线通信)信号，其中30ms时隙由微处理器模块20内的时钟寄存器产生，供微处理器模块20内的中断单元产生发送中断信号(TX中断)及接收中断信号(RX中断)；发送中断信号触发射频模块21进入发送模式，对应的，接收中断信号触发射频模块21进入接收模式；中断单元产生TX中断及RX中断传输给射频模块21，由于射频模块21配置射频需要较长时间，为了使得射频模块21在30ms时隙的发送时隙内可以发送数字信号，需要将TX中断提前，△t1为发送中断与内部30ms定时器时间间隔，其大于基于调节寄存器的调节步进，应该无限靠近射频模块21配置射频需要的时间，通过配置C5000芯片的Reg0x12寄存器的bit0-5(步进100us)可以调节△t1大小；理论输出信号是在不考虑设备处理延迟、信道传输延迟等参数时的情况下，射频模块21发送到空中的信号；但是，由于芯片内部和射频通道会存在延时，若不进行校准，其实际输出信号如图5所示，实际输出信号与理论输出信号相差△t2，△t2记为理论输出信号和实际输出到空中信号的时间间隔，在实际应用中，△t2大小计算方法，可以使用示波器触发模式，一探笔点发送方的Tx_inter中断管脚，另一探笔点接收方的检测RSSI(ReceivedSignal Strength Indication，接收信号强度指示)管脚，计算出时间间隔T，时间间隔T＝△t1+△t2，进而在△t1已知的基础上，计算出△t2值；为了使得实际输出信号尽可能的与理论输出信号相同，需要对△t2值进行调节校准，再次参见图5，校准后输出信号与理论输出信号的差值为△t3，那么调整值△T＝△t2-△t3；在实际应用中，需要通过配置C5000的Reg0x2e寄存器的bit0-4(步进100us)调节△t2大小，例如配置Reg0x2e，校准后输出信号和理论信号间隔△t3小于调节步进100us，近似理论输出信号。图5所涉及的△t1、△t2、△t3即为上述实施例涉及的信号调整参数，此时，根据信号调整参数，调整根据全双工时隙产生的接收中断信号及发送中断信号的中断位置、及待发送数字信号提前时间参数即是：将中断单元根据30ms时隙产生TX中断及RX中断中的中断位置向前移动△t1，待发送的数字信号提前时间参数为△T＝△t2-△t3。

本实施例提供一种全双工收发机制，实现在同一时刻进行双向通信，使双方对讲更为流畅。

为了更好的理解本实施方式，下面对上述电梯数字语音对讲系统的运行过程进行说明。

上述电梯数字语音对讲系统在进行呼叫通话时，包括以下步骤：通过按下电梯轿厢内的按键12后发出触发信号；微处理器模块20接收到触发信号后控制拾音器10对语音模拟信号进行采集；拾音器10将采集到的模拟信号传送至模数/数模转换模块13；模数/数模转换模块13通过内部的模数转换器将语音模拟信号编码数字化后转换为数字信号；再将数字信号通过随行电缆传送给机房内的压缩/解压缩模块24后进行压缩处理；微处理器模块20读取压缩后的数字信号，与加密/解密模块25相连完成密钥的获取，再由加密/解密模块25根据密钥数据对待传输数字信号进行加密；再将加密后的数字信号传输至射频模块21，由射频模块21进行调制后通过天线22发送出去。

上述电梯数字语音对讲系统在接收外界呼叫时，包括以下步骤：射频模块21对通过天线22接收到的外界发送过来的数字信号进行解调并传送至微处理器模块20；微处理器模块20读取解调后的数字信号后与加密/解密模块25相连完成密钥的获取，再由加密/解密模块25根据密钥数据对接收到的数字信号进行解密；解密后的数字信号再通过压缩/解压缩模块24进行解压缩处理；解压缩后的数字信号通过随行电缆传输至模数/数模转换模块13，模数/数模转换模块13通过内部的数模转换器将数字信号进行译码转换为语音模拟信号；语音模拟信号再通过扬声器11播放出来。

本实用新型实施例提供一种电梯数字语音对讲系统，将语音模拟信号转换为数字信号进行传输，数字信号具有抗干扰性能好、不易失真的特点，可以显著提高语音对讲效果，且不需要铺设专用的模拟信号传输线缆，节约了布线成本。进一步地，本实用新型还设有包括市电单元和备用电源单元的电源模块，在发生可能的电梯自身故障或意外停电时备用电源单元可维持系统的正常对讲工作，应对紧急事件时更为可靠。进一步地，本实用新型还设有加密/解密模块对语音数据进行加密和解密处理，提高了通信保密性，使通信内容更加安全可靠。进一步地，本实用新型基于双时隙时分复用技术进行数据的收发，实现在同一时刻进行双向通信，使双方对讲更为流畅。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电梯数字语音对讲系统，其特征在于，包括：设置在电梯轿厢内的拾音器、扬声器、按键和模数/数模转换模块，设置在机房内的微处理器模块、射频模块、天线和电源模块，所述模数/数模转换模块与所述射频模块通过传输线缆相连接；

按下所述按键后发出触发信号，所述微处理器模块接收所述触发信号，然后控制所述拾音器获取模拟信号，所述拾音器将所述模拟信号传送至所述模数/数模转换模块，所述模数/数模转换模块将所述模拟信号转换为数字信号，再将所述数字信号通过所述传输线缆传送给所述射频模块，所述射频模块对所述数字信号进行调制，通过所述天线将调制后的数字信号发送出去；

所述天线接收到从外界发送过来的数字信号，所述射频模块对所述数字信号进行解调，再通过传输线缆将解调后的数字信号传送至所述模数/数模转换模块，所述模数/数模转换模块将所述数字信号转换为模拟信号，再将所述模拟信号传送至所述扬声器。

2.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，所述传输线缆为电梯随行电缆。

3.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，所述电源模块包括市电单元和备用电源单元。

4.如权利要求3所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，所述备用电源单元为不间断电源，所述不间断电源的输入端与所述市电单元的输出端相连接，所述不间断电源的输出端与所述微处理器模块相连接。

5.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，还包括设置在机房内的压缩/解压缩模块；

所述压缩/解压缩模块对所述模数/数模转换模块输出的数字信号进行压缩处理；

所述压缩/解压缩模块对接收到的数字信号进行解压缩处理，并将解压缩后的数字信号传送至所述模数/数模转换模块。

6.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，还包括设置在机房内的加密/解密模块；

所述加密/解密模块对接收到的数字信号进行加密处理，并将加密后的数字信号经过所述微处理器模块传送至所述射频模块；

所述射频模块将解调后的数字信号经过所述微处理器模块传送至所述加密/解密模块，所述加密/解密模块对所述解调后的数字信号进行解密处理。

7.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，还包括设置在电梯轿厢内的数字摄像头，所述微处理器模块接收图像采集请求信号，然后控制所述数字摄像头对轿厢进行图像信号采集；

所述数字摄像头将采集到的图像信号经过所述微处理器模块传送至所述射频模块，所述射频模块将所述图像信号调制后通过所述天线发送出去。

8.如权利要求1所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，还包括设置在电梯轿厢内的数字化温湿度传感器，所述微处理器模块接收温湿度数据采集请求信号，然后控制所述数字化温湿度传感器对轿厢的温度和湿度数据信号进行采集；

所述数字化温湿度传感器将采集到的温度和湿度数据信号经过所述微处理器模块传送至所述射频模块，所述射频模块将所述温度和湿度数据信号调制后通过所述天线发送出去。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，所述射频模块基于双时隙时分复用技术进行数字信号的收发。

10.如权利要求9所述的电梯数字语音对讲系统，其特征在于，所述射频模块启动全双工时隙,所述全双工时隙包括依次交互循环的发送时隙及接收时隙；

在上行链路上，所述射频模块将所述待发送数字信号处理后，在所述发送时隙，所述射频模块将所述数字信号通过所述天线发送出去；

在下行链路上，在所述接收时隙,所述射频模块通过天线接收外界发送过来的数字信号，对所述数字信号进行处理。