學校作為人才的培養基地，安全問題尤為重要。學校校園具有人員密集且流動量大：功能性建筑多且分布面積廣；貴重教學儀器多且放置分散等特點。如何加強校園的安全防護，提高安防效率是當前亟需解決的問題。傳統的安防通常是通過視頻監視系統完成的，視頻監控系統雖然實現了實時視頻監控、錄像、存儲等功能。但是，由于圖像識別技術的警情識別難度較大，很難從實時的圖像中自動識別出警情發生，并進行自動報警。而且，視頻監控系統難以做到全校園覆蓋，存在監控盲區。所以，研究一種經濟、實用的監控及智能報警系統與視頻監控系統形成互補，具有十分重要的意義。
    本設計以普及的電話線作為傳輸媒介，結合無線傳輸、傳感器及聲光報警技術，實現火災、煤氣、門禁、紅外等實時監控，可以彌補視頻監控系統的不足。

1 系統結構及原理
    系統主要包括無線探測網絡、報警終端和接警中心管理系統3部分，如圖1所示。

    無線探測網絡主要由前置探測器組成，包括防盜用熱釋紅外探測器、門磁探測器、緊急報警開關以及防火用煙霧探測器、可燃氣體探測器、CO探測器以及其他探測器等。
    報警終端包括無線接收模塊、隔離變換模塊、單片機和電話模塊，其中電話模塊完成DTMF雙音多頻編解碼、自動摘掛機、線路檢測等功能。當用戶設置系統進入設防狀態后，一旦有警情發生，例如窗戶被強行打開或者其他安放在房間里的報警探測器被觸發，探測器編碼電路和無線發射模塊同時上電，產生無線報警信號。接收電路產生報警中斷，單片機啟動解碼程序解碼，解碼成功后讀出預先設定的電話號碼和用戶信息組成報警信息幀，然后模擬摘機，撥打電話，再監測電話的狀態，等待接警控制系統摘機后，將用戶信息和探測器的位置信息發往監控中心，并聲光報警。如果斷電，報警器自動切換內置的備用電源，繼續工作。系統還設計有防破壞功能，在設防狀態下如果電話線被切斷或電話被盜打，則被認為是惡意侵犯，報警器也將聲光報警。
    接警控制系統包含接警控制器和中心管理軟件系統，電話線上的來電呼叫使得自動摘掛機電路產生一個中斷信號，觸發單片機進入中斷服務程序。單片機模擬摘機，在監控中心和用戶報警系統間形成了一個通信信道。用戶端和監控中心間按照規定的協議進行通信，完成報警信息的傳輸。單片機系統對外通信主要靠串口，當雙方確認通信完成后，接警控制器掛斷電話，啟動串行通信程序，將收到的報警信息發給監控中心的中心控制計算機，軟件系統依據接收到的報警信息在系統中顯示各種報警參數。

2 硬件電路設計
2．1 探測器編碼發射電路
    目前市面上的電話報警器主要針對單個家庭用戶，報警控制器可接入探測器數目一般是4個左右，而且一般只支持無線接入方式，本系統中的一個報警控制器可接多個探測器，并且支持有線和無線2種接入方式。
    為了對系統中各探測器的身份進行識別，在探測器上加入編碼電路，對探測器進行編碼。系統采用集成編碼芯片PT2262，PT2262一共有12位編碼，每位有“1”、“0”、“f”(懸空)3種狀態，共有531 441種組合。譯碼電路不采用常規的PT2272譯碼芯片譯碼，而是采用單片機軟件譯碼，增加了編碼格式的靈活性和每個報警控制器可接入探測器的數量。探測器編碼電路如圖2所示，當探測器監測到信號到來時，探測器內部處理電路將輸出開關量控制信號使PT2262和無線發射模塊同時上電，設定的地址碼和數據碼與固定的同步碼組成一組編碼從17腳串行輸出到315 MHz的無線數據發送模塊。振蕩電阻Rosc用來調節編碼發射頻率，適當調高電路工作電源VCC可以增大發射距離。

2．2 編碼接收隔離電路
    接收電路由無線接收模塊和信號變換電路組成。無線接收模塊集無線接收、解調、放大、整形于一體，并能輸出與TTL電平信號兼容的數字信號。信號變換模塊主要完成信號隔離、編碼反相、為單片機提供中斷信號功能，如圖3所示。當接收到編碼信號后，將編碼信號反相(見圖3中Data’端口)，送到單片機P0口進行解碼，同時在INT端產生下降沿，并在整個信號接收過程中保持低電平，當發送端停止發送編碼信號后，INT回到高電平，INT端口信號為單片機解碼提供中斷信號。

2．3 報警控制電路
    報警控制電路由電話模塊、AT89C51單片機和電源電路組成，如圖4所示。

    電話模塊采用成都寶佳電子有限公司的PY-ALL型全功能電話開發板，它集線路狀態檢測功能，上位機控制摘機、掛機功能、DTMF檢測功能、信號音檢測等功能于一體，內部自帶MCU微處理器，而且包含RS232模塊，方便和上位機通信。單片機與PY-ALL之間通過串口按照全功能模塊串口協議進行通信，串口波特率為1 200 b／s，數據位8位，停止位1位，無校驗位。

3 軟件設計
    本系統軟件包括報警終端單片機程序軟件和接警中心軟件系統。報警終端單片機程序用C語言編寫，采用中斷方式完成。當報警中斷被觸發，即圖4中INT端有下降沿到來，則立即啟動報警中斷，同時，Data’端送來探測器的編碼信號，中斷服務程序如圖5所示。先對編碼信號進行解碼，如果解碼成功，則撥打接警中心電話，然后以DTMF方式傳送報警信息。其中，圖5只顯示撥打一個設定號碼的流程，實際使用時可根據設置按一定優先級撥打多部報警電話。接警中心軟件用Visual C++編寫，系統基于Windows使用MSComm控件通過串口與PYALL通信。如圖6所示，當串口事件發生時，系統檢測串口輸入數據的信息同步碼，判斷是否和約定的報警信息同步碼格式一致，如果一致，則表示為報警信息，繼續接收。接收到結尾標志時，檢測校驗結果，正確則進入信息處理模塊，依次分析報警信息的ID號、警種信息和位置信息并在輔窗口中顯示。

4 結束語
    本系統采用無線與有線相結合的方式完成智能遠程報警功能。系統只在報警期間占用電話線路，報警結束后系統與電話線路脫離，不影響電話機的正常使用，可以和電話機并聯使用，若有警情發生而電話線路被占用，則先強制發送掛機命令，完成報警。采用電話網進行通信，無需重新布線，成本低廉。系統不僅可以和校園視頻監控形成互補，還可以推廣應用于倉庫、商場、醫院、辦公樓等場所的安全防范，有廣闊的發展前景。