Hệ thống báo cháy qua mạng điện thoại

52(4): 38 - 40 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 1 HỆ THỐNG BÁO CHÁY QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Nguyễn Thanh Hà (Đại học Thái Nguyên) Tóm tắt Với yêu cầu của việc cảnh báo kịp thời khi có cháy và sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại công cộng, thì việc báo cháy qua mạng điện thoại là rất cần thiết, nó giúp ta giảm thiểu những thiệt hại do hỏa hoạn gây ra. Bài báo này đưa ra một giải pháp xây dựng một hệ thống báo cháy dựa trên mạng điện thoại công cộng để có thể truyền tín hiệu thông báo một cách kịp thời. I. Mở đầu Trong cuộc sống luôn tồn tại những khu vực rất dễ xảy ra cháy nổ, đòi hỏi phải có biện pháp phòng cháy và cảnh báo kịp thời khi có cháy xảy ra. Do đó việc lắp đặt các hệ thống báo cháy có tầm quan trọng hết sức to lớn. Nó giúp ta phát hiện nhanh chóng, chữa cháy kịp thời ở thời kỳ đầu của vụ cháy, bảo vệ tài sản cho nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất. Việc phòng cháy chữa cháy hiện nay trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống thông tin điện thoại, thì việc báo cháy qua mạng điện thoại là rất cần thiết, nó giúp ta cảnh báo kịp thời những thông tin về vụ cháy đến các cơ quan chức năng. Bài báo này đưa ra một giải pháp xây dựng một hệ thống báo cháy dựa trên mạng điện thoại công cộng để có thể truyền tín hiệu thông báo một cách kịp thời. II. Mô hình hệ thống 1. Mô hình cấu trúc kết nối hệ thống Ta có thể xây dựng một mô hình kết nối của hệ thống như hình 1. Mô hình cấu trúc kết nối của hệ thống trên cho phép kết nối hệ thống với mạng điện thoại công cộng. Với hệ thống này, khi có sự cố cháy xảy ra hệ thống sẽ tự động kết nối từ máy điện thoại cố định vào hệ thống tổng đài của mạng điện thoại công cộng để phát tín hiệu cảnh báo cháy tới người sử dụng và cơ quan có chức năng. 2. Sơ đồ khối của hệ thống 2.1.Chức năng các khối của hệ thống: 2.1.1. Khối giải mã thu phát DTMF (Dual Tone Mutil Frequency) Chức năng chính của khối này là mã hoá và giải mã tín hiệu DTMF cho hệ thống khi thực hiện cuộc gọi đi (gửi cảnh báo) hoặc nhận cuộc gọi đến (thông tải giả để điện thoại hoạt động bình thường). Do hệ thống sử dụng môi trường giao tiếp là mạng điện thoại dùng mã DTMF theo chuẩn viễn thông của mạng viễn thông. Trung tâm của khối này là Chip giải mã DTMF MT8880C. 2.1.2 Khối phát hiện tín hiệu đảo cực Đây là hệ thống điều khiển hai chiều (thu và phát) nên cần thiết phải thực hiện được cuộc gọi như một máy điện thoại thông thường. Khi có tín hiệu cảnh báo, đồng thời hệ thống cần gửi tín hiệu cảnh báo này đến một hoặc nhiều số điện thoại đã được đặt sẵn trong chương trình thì khối xử lý Trung tâm sẽ đợi lệnh cho khối giải mã thu phát DTMF phát số cần gọi. Hệ thống phải đợi cho đến khi số máy được gọi có người nhấc máy và tổng đài sẽ gửi tín hiệu đảo cực trở lại cho hệ thống. Lúc này, khối cảm biến tín hiệu đảo cực sẽ nhận được tín hiệu này và báo cho khối xử lý trung tâm biết là đường thoại đã thông và đang kết nối. Khối xử lý trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo lên đường Tip- Ring và tới máy gọi được. Hình 1: Mô hình tổng thể cấu trúc kết nối của hệ thống 52(4): 38 - 40 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 39 2.1.3. Khối cảm biến tín hiệu cháy và kiểm soát nhiệt độ. Đây là thiết bị chuyên dùng cho các hệ thống cảnh báo nhằm phát hiện ra sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ (sự gia tăng nhiệt độ đột ngột trong thời gian ngắn) hoặc phát hiện thấy nồng độ khói có khả năng sinh cháy tại vùng cần cảnh báo. Khi đó khối này sẽ báo cho khối xử lý trung tâm biết để gửi cảnh báo tới số điện thoại cho trước, đồng thời phát cảnh báo tại chỗ bằng còi và đèn . 2.1.4. Khối kết nối thuê bao Khi có cuộc gọi đến yêu cầu điều khiển thiết bị, thì khối xử lý trung tâm nhận được tín hiệu chuông từ khối cảm biến tín hiệu chuông. Nhưng để hệ thống hoạt động như một máy điện thoại thông thường, tức là phải nhấc máy thì khối trung tâm sẽ yêu cầu khối kết nối thuê bao làm việc này (tương tự như hành động nhấc máy khi có người gọi tới) để thông thoại và nhận yêu cầu từ người sử dụng. Khối này khi thực hiện việc kết nối sẽ đóng cho một tải giả (có nội trở tương đương với nội trở của một máy điện thoại cố định thông thường) kết nối đường Line. Khi đó tổng đài sẽ phát hiện mức điện áp giảm sút trên đường Line (còn khoảng 15V) và sẽ cho máy điện thoại gọi đến kết nối với hệ thống. 2.1.5. Khối xử lý trung tâm Đây chính là trái tim của hệ thống, phần quan trọng nhất quyết định đến sự hoạt động của toàn bộ hệ thống. Tại đây sẽ nhận, xử lý và phản hồi toàn bộ thông tin được đưa đến từ các khối, cũng như người sử dụng. Khối này sử dụng một phần mềm hệ thống linh hoạt và mềm dẻo để điều khiển mọi hoạt động cũng như các lệnh trước khi được các khối khác thi hành. Phạm vi điều khiển được sử dụng cho khối này là Chip AT 89C51. 2.16. Khối nguồn Khối này sẽ đảm bảo cho đầu ra đủ hai mức điện áp 12VDC và 5VDC sạch và ổn định cấp cho toàn hệ thống. Điều quan trọng đảm bảo cho sự ổn định nguồn DC là lấy ra từ Acqui và Acqui này được nạp bằng mạch tự động nạp. Chính vì đảm bảo được chức năng cấp nguồn ổn định nên hệ thống vẫn hoạt động bình thường ngay khi mất nguồn 220VAC. 2.1.7. Khối cảnh báo tại chỗ Khối này bao gồm loa báo động, đèn nháy được lắp đặt tại khu vực cần cảnh báo. Khi hệ thống nhận được cảnh báo trộm, cháy và sự gia tăng nhiệt độ thì ngoài việc gửi cảnh báo đến người sử dụng thì ngay lúc đó khối cảnh báo sẽ hoạt động và đưa ra cảnh báo tại chỗ bằng loa và đèn nháy. 2.1.8. Khối phát tiếng nói Khối này cho phép giữ các câu ngắn lưu trong bộ nhớ và phát lên đường dây để giao tiếp với người sử dụng. Người sử dụng qua đó có thể biết chính xác trạng thái của các thiết bị, khối này có thể sử dụng họ IC ngữ âm ISD (như ISD1420, ISD 2560,) 3. Hoạt động của hệ thống qua sơ đồ khối Khi hệ thống được cấp nguồn 220VAC, đường Line (Tip- Ring) đã được đấu nối thì hệ thống bắt đầu hoạt động với tình trạng ban đầu (Stand by) như sau: Tất cả các tiếp điểm của Relay ở khối điều khiển hở (các thiết bị đều ngừng hoạt động). Chức năng cảnh báo cháy sẵn sàng hoạt động (sẽ cảnh báo ngay sau khi có sự cố xảy ra). Khi có sự cố (có tín hiệu cháy và khói) tại nhà, văn phòng, của người sử dụng, lập tức hệ thống sẽ Nguån + 5V +1 2V Rin g Ph¸t DTMF (MT8880) Khèi xö lý Trun g t©m AT89 C51 C¶m biÕn tÝn hiÖu ch¸y - To KÕt nèi thuª bao TIP KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu tho¹i B¸o ®éng t¹i chç Ph¸t hiÖn tÝn hiÖu ®¶o cùc C¶m biÕn tÝn hiÖu ch¸y - To Khèi ph¸t tiÕng nãi Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống báo cháy sử dụng chip AT89C51 có kết nối với điện thoại 52(4): 38 - 40 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 40 cảnh báo tại chỗ bằng loa và đèn nháy đồng thời quay số điện thoại khẩn cấp (đã được lưu trước trong bộ nhớ hệ thống), phát thông báo cho người sử dụng biết sự cố này dưới dạng các câu nói ghi sẵn trong bộ nhớ hệ thống. Tên cảnh báo Phản hồi cảnh báo bằng các câu nói ngắn. Số điện thoại của người sử dụng Có sự cố cháy khói, nhiệt độ “Hiện tại nhà bạn đang cháy xin hãy xử lý ngay” Số ĐT 1: 0280.742742 Số ĐT 2: 0913.073591 “Hiện tại số nhà X, đường Y đang cháy. Xin hãy đến ngay” Số ĐT: 114 Bảng 1: Tín hiệu cảnh báo khi sự cố cháy, khói Quá trình cảnh báo sự cố cháy và khói: Tiếp điểm của các đầu báo khói cháy thường đóng hoặc mở. Khi có sự cố (nhiệt độ gia tăng đột ngột, nồng độ khói cao thì các tiếp điểm này lật trạng thái và gửi sự thay đổi này về khối xử lý trung tâm thông qua khối cảm biến tín hiệu (cháy, khói). Khối xử lý trung tâm phát tín hiệu cảnh báo và điều khiển báo động tại chỗ bằng còi (Loa 15W) và bằng đèn nháy. Đồng thời khối xử lý trung tâm điều khiển khối kết nối thuê bao (giả tín hiệu nhấc máy của điện thoại) sau khi có tín hiệu mời quay số của tổng đài gửi đến sẽ gọi trong bộ nhớ 2 số điện thoại cảnh báo đã được lưu sẵn và lệnh cho khối phát DTMF quay tới 2 số điện thoại trên. Mỗi số điện thoại được quay trong 20 giây cho đến khi nào kết nối được thì quay số tiếp theo. Trong trường hợp một số nào đó không có người nhấc máy thì hệ thống sẽ lần lượt quay các số tiếp theo và quay số đó trong lượt tới cho đến khi kết nối được với số cần quay. Sau khi đã có người nhấc máy, tổng đài sẽ gửi một tín hiệu đảo cực về hệ thống, khối cảm biến tín hiệu đảo cực sẽ nhận được tín hiệu và thông báo với khối điều khiển trung tâm là đường Line được kết nối. Khi đó khối điều khiển trung tâm điều khiển khối phát tiếng nói phát ra các câu thông báo ngắn đã ghi sẵn tới người nhấc máy. Ví dụ: Khi gọi quay đến số 114, khi có tín hiệu nhấc máy thì sẽ điều khiển phát câu thông báo “Hiện tại số nhà X, đường Y đang có cháy. Xin hãy đến ngay” III. Kết luận Trên cơ sở phân tích chức năng, phương thức hoạt động giữa tổng đài và thuê bao điện thoại, bài báo đã đưa ra giải pháp để truyền tín hiệu báo cháy qua mạng điện thoại. Hệ thống đã kết hợp được những ứng dụng của vi xử lý, vi điều khiển và mạng viễn thông cho những ứng dụng dân dụng hiệu quả. Hệ thống báo cháy qua mạng điện thoại sẽ giúp việc cảnh báo một cách kịp thời và hiệu quả, giúp cơ quan chức năng và người sử dụng kịp thời xử lý, tránh những thiệt hại lớn do báo động chậm gây ra. Tài liệu tham khảo [1]. Phạm Đình Nguyên, Phạm Quốc Anh, Bài giảng điện thoại cơ sở, Trung tâm bưu chính viễn thông TP.HCM [2]. Tống Văn On, Truyền dữ liệu, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM [3]. Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn,(1997), Nhà xuất bản KHKT [4]. Ngô Diên Tập, Vi xử lý trong đo lường và điều khiển, Nhà xuất bản KHKT [5]. Whitham D.Reeve, Báo hiệu và truyền dẫn số của mạch vòng thuê bao,(1997),Nhà xuất bản Giáo dục [6]. Tổng cục bưu điện, Thiết bị đầu cuối thông tin [7]. I.Scott MacKenzie, The 8051 Microcontroller, (1995), Nhà xuất bản Printice Hall [8]. The 8051 Family of Microcontroller [9]. Tocci, Digitall System, (1994), Nhà xuất bản Printice Hall [10]. F. H. Mitchell, (1988), Introduction to Electronics Design,Nhà xuất bản Printice Hall Hình 3: Một modul giám sát cảnh báo cháy 52(4): 3 - 12 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 41 Summary FIRE ALARM SYSTEM THROUGH PSTN In order to have an opportune fire alarm system in the developing phase of Publish Switching Telephone Network (PSTN), the automatic system of fire alarm over telephone line becomes very necessary, helping to reduce fire damages. The article shows a solution of building a fire alarm system through PSTN so that fire signals could be announced timely.