技术领域
[0001] 本实用新型涉及物流运输安全技术领域，特别涉及一种海运舰船自动报警系统。
背景技术
[0002] 随着经济全球化的深入发展，国际贸易对海运的需求不断增长。但面对层出不穷、日益猖獗的海盗行为，我们的安全防范意识也必须不断增强。因此，研究和开
发面向舰艇和民用
船舶、成本低、运行可靠的自动报警装置已成为当前舰船反恐、
防盗报警的当务之急。这对于保障货船船员的生命财产安全，提高护航舰船的快速反应能
力，有着十分重要的现实意义。
实用新型内容
[0003] (一)解决的技术问题
[0004] 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种海运舰船自动报警系统，可快速有效地解决舰船的反恐、防盗、防火等安防问题，对海运运输的安全提供了可靠保障。
[0005] (二)技术方案
[0006] 一种海运舰船自动报警系统，包括报警器和接收机；所述报警器安装于舰船舱体的多个
位置，所述接收机安装于舰船安全值班室，所述报警器与所述接收机通过舰船用电话交换网络进行通信连接。
[0007] 进一步的，所述报警器包括火灾预警单元、舱体进
水预警单元、非法侵入预警单元、
信号调理单元、第一
单片机单元、DTMF拨号单元和编码单元；所述火灾预警单元、所述舱体进水预警单元和所述非法侵入预警单元分别监测舱体火灾、进水和非法侵入险情，输出微弱模拟
电信号，送入所述信号调理单元；所述信号调理单元对送入的微弱电信号进行整形滤波放大，输出送入所述第一单片机单元的A/D转换通道；所述第一单片机单元对所述模拟电信号进行A/D转换，并控制所述DTMF拨号单元产生相应的DTMF信号；所述DTMF拨号单元实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键
数字信号识别等功能，向舰船安全值班室所述接收机拨出所述DTMF信号；所述编码单元将预存在所述第一单片机单元内部
存储器中的
语音信号转换为PCM信号，通过所述电话交换网络传输给所述接收机。
[0008] 进一步的，所述接收机包括时隙交换单元、第二单片机单元、解码单元、DTMF收号单元、第三单片机单元、串口通信单元和上位机；所述时隙交换单元将语音PCM信号交换到所述DTMF收号单元的
指定时隙；所述第二单片机单元控制所述时隙交换单元完成时隙交换；所述解码单元对所述DTMF收号单元接收到的所述语音PCM信号进行解码，并送入所述第三单片机单元；所述DTMF收号单元接收所述报警器拨出的所述DTMF信号，并进行译码还原为数字信号送入所述第三单片机单元；所述第三单片机单元对解码的语音信号和译码的数字信号进行处理，并通过所述串口通信单元传送给所述上位机；所述上位机的扬声器对所述语音信号进行播放，同时所述上位机对数字信号进行曲线拟合和实时显示。
[0009] 再进一步的，所述火灾预警单元选用烟雾
传感器，所述烟雾传感器选用气敏管HQ-2；所述舱体进水预警单元选用
压力传感器，所述压力传感器选用扩散
硅水压传感器；所述非法侵入预警单元选用红外线传感器。
[0010] 再进一步的，所述第一单片机单元、所述第二单片机单元和所述第三单片机单元均选用16位单片机MC95S12DJ128。
[0011] 再进一步的，所述DTMF拨号单元和所述DTMF收号单元具有相同的
电路结构，包括模拟拨/收号器、
石英晶振、第一～第五
电阻和第一～第四电容，其中所述模拟拨/收号器选用DTMF双向收/发集成芯片MT8880。
[0012] 再进一步的，所述编码单元和所述译码单元具有相同的电路结构，包括编/
解码器、第六～第八电阻和第五电容，其中所述编/解码器选用8位串行A律压扩编解码器TP3057。
[0013] 再进一步的，所述时隙交换单元选用8线×32时隙数字交换芯片MT8980。
[0014] 再进一步的，所述串口通信单元包括串口电平转换芯片、连接器、第六～第十电容，其中所述串口电平转换芯片为标准RS232
接口芯片MAX232，所述连接器为9针连接器。
[0015] (三)有益效果
[0016] 本实用新型提供了一种海运舰船自动报警系统，使用舰船用电话网络的远程控制方式，利用现有的有线电话线路资源，不需要进行专
门的布线，当有报警信号时，可享有电话线路使用的优先权，并可从上位机清楚看到所采集的数据，实现系统的报警功能，其结构简单，成本低廉，
稳定性和可靠性高，响应灵敏，可快速有效地解决舰船的反恐、防盗、防火等安防问题，对海运运输的安全提供了可靠保障，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型所涉及的一种海运舰船自动报警系统的结构
框图。
[0018] 图2为本实用新型所涉及的一种海运舰船自动报警系统的DTMF拨/收号单元电路原理图。
[0019] 图3为本实用新型所涉及的一种海运舰船自动报警系统的编/解码单元电路原理图。
[0020] 图4为本实用新型所涉及的一种海运舰船自动报警系统的时隙交换单元电路原理图。
[0021] 图5为本实用新型所涉及的一种海运舰船自动报警系统的串口通信单元电路原理图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本实用新型所涉及的
实施例做进一步详细说明。
[0023] 如图1所示，一种海运舰船自动报警系统，包括报警器和接收机；报警器安装于舰船舱体的多个位置，接收机安装于舰船安全值班室，报警器与接收机通过舰船用电话交换网络进行通信连接。
[0024] 报警器包括火灾预警单元、舱体进水预警单元、非法侵入预警单元、信号调理单元、第一单片机单元、DTMF拨号单元和编码单元；火灾预警单元、舱体进水预警单元和非法侵入预警单元分别监测舱体火灾、进水和非法侵入险情，输出微弱模拟电信号，送入信号调理单元；信号调理单元对送入的微弱电信号进行整形滤波放大，输出送入第一单片机单元的A/D转换通道；第一单片机单元对模拟电信号进行A/D转换，并控制DTMF拨号单元产生相应的DTMF信号；DTMF拨号单元实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等功能，向舰船安全值班室接收机拨出DTMF信号；编码单元将预存在第一单片机单元内部存储器中的语音信号转换为PCM信号，通过电话交换网络传输给接收机。
[0025] 接收机包括时隙交换单元、第二单片机单元、解码单元、DTMF收号单元、第三单片机单元、串口通信单元和上位机；时隙交换单元将语音PCM信号交换到DTMF收号单元的指定时隙；第二单片机单元控制时隙交换单元完成时隙交换；解码单元对DTMF收号单元接收到的语音PCM信号进行解码，并送入第三单片机单元；DTMF收号单元接收报警器拨出的DTMF信号，并进行译码还原为数字信号送入第三单片机单元；第三单片机单元对解码的语音信号和译码的数字信号进行处理，并通过串口通信单元传送给上位机；上位机的扬声器对语音信号进行播放，同时上位机对数字信号进行曲线拟合和实时显示。
[0026] 火灾预警单元选用烟雾传感器，烟雾传感器选用气敏管HQ-2。调试时将气敏管HQ-2放入一定浓度的烟
雾气样检测瓶或样品袋中，调整灵敏度，使其处于临界报警状态。舱体进水预警单元选用压力传感器，压力传感器选用扩散硅水压传感器。当舱体进水时，水压的压力直接作用于传感器的膜片上，膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，转换输出一个相对应压力的标准测量信号。非法侵入预警单元选用红外线传感器，当检测到舱体有移动物体时即输出电信号。
[0027] 第一单片机单元主要负责接收经过调理的传感器采集到的
模拟信号并进行A/D转换为数字信号，然后转到相应的中断处理过程，判断是舰船什么位置发生了什么情况，并且控制DTMF拨号单元产生相应的DTMF信号，完成对舰船安全值班室接收机的呼叫。第二单片机单元主要控制时隙交换单元进行时隙交换，将语音报警信号交换到安全值班室接收机的指定时隙。第三单片机单元主要完成对接收的语音报警信号和采集数据的数字信号进行处理并上传给上位机。第一单片机单元、第二单片机单元和第三单片机单元均选用16位单片机MC95S12DJ128，其内置128KB的Flash、8KB的RAM和2KB的EEPROM。具有5V输入和驱
动能力，CPU工作
频率可达到50MHz。29路独立的数字I/O接口，20路带中断和唤醒功能的数字I/O接口，2个8通道的10位A/D转换器，具有8通道的输入捕捉/输出比较，还具有8个可编程PWM通道。具有2个串行异步
通信接口SCI，2个同步串行外设接口SPI，I2C总线和CAN功能模
块等。系统功耗极低，功能十分强大。
[0028] DTMF拨/收号单元是实现电话线远程通信报警的关键部分，它需要实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等功能。如图2所示，DTMF拨号单元包括模拟拨/收号器U1、石英晶振X1、电阻R1～R5和电容C1～C4，其中模拟拨/收号器U1选用DTMF双向收/发集成芯片MT8880。MT8880功耗低，可靠性高，专门为DTMF信号的收发而设计，既能产生发送DTMF信号，又能对DTMF信号进行接收译码，还能判断各种信号音(拨号音、回铃音、忙音等)。MT8880可以通过不同的命令来控制接收状态和发送状态，其具有三类寄存器：数据寄存器、收发控制寄存器和收发状态寄存器，分别由三个控制脚RSI、R/W和CP脚进行控制。第一单片机单元的内部存储器中预存安全值班室接收机号码，一旦发生火灾、舱体进水、非法侵入等险情，MT8880产生相应的DTMF信号，完成对舰船安装值班室接收机的呼叫，还能有效地判断当前线路的状态。
[0029] 如图3所示，编/解码单元包括
编码器U2、电阻R6～R8和电容C5，其中编/解码器U2选用8位串行A律压扩编解码器TP3057。TP3057包含一个利用D/A、A/D转换结构的A律脉冲编码调制的编解码器电路和一个串行PCM接口，将第一单片机单元内部存储器中预先保存的录制好的语音报警信号转换为8位A律PCM码输出。
[0030] 时隙交换是一种异步时分信号，其交换叫做异步时分交换。在数字程控交换机中，来自不同用户或模拟中继线的语音信号首先被转换为数字信号，并被复用到不同的PCM复用线上，然后接入内部数字交换网络。为实现不同用户之间的通话，数字交换网络必须完成不同复用线之间不同时隙的交换，即数字交换网络某条输入复用线上某时隙的内容交换到指定输出复用线上的指定时隙。
[0031] TP3057输出的8位A律PCM码的语音报警信号，经时隙交换单元交换到舰船安全值班室接收机的指定时隙，当线路接通后上位机扬声器播放该语音信号，实现语音报警。时隙交换单元选用8线×32时隙数字交换芯片MT8980，是一种性能优良的低功耗CMOS芯片。它内部包含串-并变换器、数据存储器、
帧计数器、控制接口电路、接续存储器、控制寄存器、输出复用电路及并-串变换器等功能单元。输入输出均连接8条PCM基群数据线，在
控制信号作用下，实现最多256路数字语音或数据的无阻塞数字交换。信道速率64Kb/s，具有
微处理器接口，如图4所示，MT8980与MC95S12DJ128的接线并不复杂，但其中DS脚和DTA脚比较关键。DS脚和DTA脚作为MC95S12DJ128和MT8980之间数据交换的
同步信号，在DS脚选通信号的上升沿，如果MT8980的片选信号、数据地址线以及读写信号有效，则MC95S12DJ128开始对MT8980进行读写操作，当MT8980与MC95S12DJ128之间完成相应的数据发送或接收之后，MT8980的数据应答信号DAT脚送出一个下降沿，表示这次数据交换完成，可以进行下一个操作。可以用MC95S12DJ128的I/O口直接控制MT8980，在读写MT8980时，需判断DAT脚是否为低有效。
[0032] 第三单片机单元对接收的语音报警信号和采集数据的数字信号进行处理后，通过串口通信单元上传给上位机。由于上位机串口为RS232标准接口，与输入输出均为TTL电平的MC95S12DJ128在接口规范上不一致，因此MC95S12DJ128与上位机之间的串口通信需要进行TTL-RS232的电平转换。如图5所示，串口通信单元包括串口电平转换芯片U4、连接器J1、电容C6～C10，其中串口电平转换芯片U4为标准RS232接口芯片MAX232，连接器J1为9针连接器。MAX232可以用单
电压+5V实现RS232接口逻辑“1”(-15～3V)和逻辑“0”(3～15V)的电平转换。MC95S12DJ128的RXD口为串行输入端，TXD口为串行输出端。9针连接器J1连接上位机的串口，RS232串行通信标准接口使用方便，接线少而且传输距离可达15m。
[0033] 报警器利用舰船用电话交换网络作为传输介质，与舰船用电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后即以电话线路脱离，不影响电话机的正常使用。实际使用的时候，可以根据需要在舰船舱体的多个位置安装报警器，一旦某个位置发生火灾、进水、非法侵入等险情，传感器监测到意外情况后就发出报警电平信号，DTMF拨号单元向安全值班室接收机拨出DTMF信号，当线路接通后上位机的扬声器播放事先录制好的语音信号，实现语音报警，并且上位机对采集的数据进行曲线拟合和实时显示，可清楚看到所采集的数据，从而实现系统的报警功能。
[0034] 本实用新型提供了一种海运舰船自动报警系统，使用舰船用电话网络的远程控制方式，利用现有的有线电话线路资源，不需要进行专门的布线，当有报警信号时，可享有电话线路使用的优先权，并可从上位机清楚看到所采集的数据，实现系统的报警功能，其结构简单，成本低廉，稳定性和可靠性高，响应灵敏，可快速有效地解决舰船的反恐、防盗、防火等安防问题，对海运运输的安全提供了可靠保障，具有广泛的应用前景。
[0035] 上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型
请求保护的技术内容，已经全部记载在
权利要求书中。
