0 引言
随着变电站自动化技术的日益发展，逐渐建立真正的无人值班变电站运行模式已成为一种趋势。这就需要在传统变电站自动化系统实现“四遥”功能的基础上，为变电站配置一套完整的视频监控系统，实现“第五遥”功能——“遥视”。视频监控系统使相关人员能够及时了解变电站现场的情况，为控制中心操作人员提供变电站现场图像，并对设备关键部位进行报警检查[1]。
多媒体视频监控系统把数字图像压缩处理、计算机网络通信、多媒体等高新技术应用到安全监控领域，实现了安全监控技术的数字化、网络化和智能化。采用计算机电信集成(CTI—ComputerTelecommuNIcation Integration)技术[2]，利用电话语音处理系统，直接由前端监控现场通知值守人员或其他相关人员，可以及时制止盗窃等违法行为，排除故障，保护国家财产，保证实时高效地处理事故。
本文结合铁道部科技研究开发计划项目“牵引变电所安全监控及综合自动化成套技术的研究”以及“秦沈客运专线牵引变电所安全监控及综合自动化设备的研制”，针对变电站视频监控系统的特点，对监控系统中的语音报警技术进行了研究。样机实验表明，本文所述方法技术先进、性能可靠、经济实用，具有良好的实用价值和应用前景。
1 CTI技术及电话语音卡
CTI包含数据通信及传统语音通信网络的内容，是由传统的计算机电话集成技术(computer telephone integration)演变而来的，国外将其称为CT(computer telephony)，可译成计算机语音系统[2]。简言之，CTI就是将计算机与电话机通过相应的软硬件集成起来的技术。它结合了计算机技术与电话技术的优势，把语音和数据服务融合在一起，并在计算机或电话机上付诸实现。与CTI相关的技术还包括数字信号处理、软件编程和网络通信等。随着计算机和通信技术的不断发展，CTI技术的内涵也在拓展，近几年来人们正在研究集成了语音、数据及图像的多媒体通信技术。目前，热点的CTI应用有呼叫中心、IP电话、IP传真等。
确切地说，电话语音卡应称为“计算机与电话语音处理卡”，作为公众电话网与计算机的接口设备，是CTI技术的典型应用之一。随之应运而生的有美国Dialogic公司的各类电话语音卡、美国NMS的AG系列语音卡、北京泰兴公司的TURBOWAY系列电话语音卡、深圳东进公司的TC-08A电话语音卡等。电话语音卡作为中介把电话与计算机连接起来，同等的功能也可以通过调制解调器来实现，但电话语音卡由于其独特的优势和特点，使得这种结合比较方便且高效。
美国Dialogic公司的Proline/2V二线语音卡系列[3]可提供2条独立的模拟电话语音处理通道，独特的双处理器结构，由数字信号处理器(DSP)和通用微处理器(CPU)组成，帮助主机处理低层任务，减轻主机任务处理的负担。因此，它能实时、高效地控制各条线路上的多个任务，并能准确、可靠地收发双音多频(DTMF)以及其他电话信令，例如用户挂机信令。在一台PC机中，可安装多达16块Proline/2V语音卡，以充分发挥其高度灵活、全面的功能。
Proline/2V电话语音卡的Dialogic软件开发包为应用系统开发提供了完整的语音处理开发环境，它的运行稳定性以及丰富的功能适合计算机语音处理系统。规模的伸缩性使得同一应用程序既适用于小系统，也适用于大系统。变电站作为供变电的重要场合，其现场的安全与稳定运行有着重要的经济和社会意义，所以在视频监控系统中，高稳定性是首先考虑的重点，而Proline/2V便能达到此要求，且占用空间小，有2个通道可以进行通话连接，因而是理想的选择。
完整的软件开发包包括函数库、驱动程序和固件，以及附加的应用程序例如固件下载程序和系统安装程序等。其流程如图1所示。
2 变电站多媒体视频监控系统结构及原理
变电站多媒体数字视频监控系统包括调度(监控)中心、通道和前端3部分。前端变电站内一部分是采集用的通用产品，有镜头、CCD摄像机、云台及防护罩、报警开关等;另一部分是后端的控制系统，主要包括主机控制设备、视频采集压缩卡、解码器、总控设备和监控软件等。通道主要由通信接口设备(例如通道隔离变)、通信设备(例如路由器、网桥、数字数据网、适配器等)和通信信道组成，如图2所示。
在前端监控现场(即变电站内)，有若干个摄像机以及各种检测、报警探头与数据设备，通过各自的传输线路汇接到多媒体监控终端上，视频监控终端为一台PC机或专用机组成的多媒体监控终端。整个变电站为前端监控现场，系统利用视频压缩卡和通信接口卡，通过通信网络把视频图像上传至调度中心，以便调度中心工作人员随时了解变电站内的各种情况。对于这种视频监控系统，国内外都有较多研究[1-4~6]。
本文在这种视频监控系统的基础上，增加了电话语音报警功能，其硬件结构如图2虚框所示，主要由电话语音卡、公众电话网和电话机组成。重要部件是电话语音卡，它安装在监控主机机箱内，通过电话线与公众电话网相连，其功能相当于一部受计算机控制的电话机。而计算机对它的控制则通过软件编程实现。
准确得知监控对象的工作运行情况是实行多媒体视频监控的主要目的之一。当情况异常、产生报警信息时，通知的有关人员包括在户外值守的值守人员和调度中心的值班人员等。采用电话语音报警结合视频图像信息，能够实时、高效地处理事故，以防患于未然。一方面，监控图像按照原有的方式上传至调度中心，调度中心值班人员可监看前端监控现场的视频图像，通过上传的报警信息得知其报警情况，以便采取相应措施;另一方面，情况异常时，电话语音卡进行自动拨号，打传呼(或手机)通知值守人员或技术人员，自动完成通知过程。电话语音卡除拨号通知外，还可实现接听电话的功能，进行自动查询。
从完整性及全面性角度考虑，在视频信息上传过程中如果出现故障，例如传输过程中出现帧丢失过多，或者前端现场至中心的通信网络出现故障，都可能造成误传、误报或漏报，这时，可考虑使用电话语音卡拨号到调度中心固定电话，以便通知值班人员。若调度中心值班人员监看到图像异常而未接到报警电话，可拨号到监控现场进行电话查询，以确定是否电话线遭到人为或自然因素的破坏，确定后可以对故障进行快速恢复。反之，若调度中心值班人员接到报警电话而监控图像传输正常，也可以检测到传输网络故障。
3 功能的实现
Proline/2V电话语音卡的2个通道连接2路电话线而成为2部电话机。由于铁路变电站(所)的特殊情况，一般一站(所)提供1路电话线，在本文中根据实际情况只用1个通道实现所有的功能[7]。其功能实现过程如下：对前端摄像头所摄图像进行监控，若动作异常，产生报警信号后，启动电话语音报警函数，该函数通过判断当时的线路是否空闲来决定做何操作，直至把报警信号传出为止;当检测到电话响铃后，自动接通，计算机语音提示进行查询。
主要工作原理是：在程序初始化时调用一个自定义初始化函数，包括打开通道，得到一个全局的句柄以及拨号所用的频率设定值，同时启动拨号和查询线程函数。本设计应用2个主要函数，即通知报警线程函数和电话查询线程函数。由1个通道实现多种功能，需要用到以下变量：
BOOLAlarmCome //报警信号到来标志
BOOLWaitForWring //继续等待响铃标志
BOOLRequireAgain //再次查询标志
BOOLAllowlnform //允许报警通知标志
BOOLWaitAlarm //等待报警标志
3.1 通知报警线程函数
通知报警线程函数实现由语音卡拨号通知有关人员并发送报警信息的功能。它的工作原理是：线程启动后一直处于等待报警信号的状态，由变量WaitAlarm始终为“真”决定;当变量AlarmCome为“真”时，有报警信号上传，判断当时的通道是否空闲;空闲(即电话通道没有被其他方式例如电话查询占用时，Allowlnform=TRUE)时就进行拨号通知，否则，等待至空闲后再通知;通知完毕后，又处于等待报警信号上传状态。
对于值班人员的通知，可以使用语音卡直接拨号至调度中心电话进行通知;对于值守人员的通知，则可以给值守人员配备传呼或手机等通信工具，语音卡拨号打传呼，通过自动台留言或留数字信息来实现。部分代码如下：
3.2 电话查询线程函数
电话查询线程函数实现外部拨号到前端现场进行计算机语音查询的功能。它的工作原理是：启动线程后一直处于等待外部拨号、等待响铃的状态，由变量Wait For Wring始终为“真”决定;当语音卡内部函数检测到铃响时，自动接通电话，同时设定允许报警变量Allowlnform为禁止(FALSE)，实现电话查询业务功能;当退出该查询后，拨号函数的执行为允许(Allowlnform=TRUE)，且回到等待响铃的状态。查询时占用通道，此时若发生报警，则通知报警线程函数的执行为等待。
电话查询线程函数的功能实现主要是充分利用电话语音卡的功能结构，由于在本设计中用到的是1个通道，当报警任务通知完毕后，通道为空闲，为了保证报警通知的可靠性，设置了查询功能。如果值班人员对于报警信号的通知情况有疑问，或者还需要确定一次，可以拨号至前端电话语音卡，直接查询最新报警信息，或者根据功能扩充查询其他信息。部分代码如下：
图3的2个虚线框分别代表电话查询线程和通知报警线程，其中一个线程在执行过程中不受另一个线程的影响。这2个线程由于所用的是同一个电话通道，所以其执行是互斥的，用粗虚线表示。在查询过程中，如果上传来报警信号，虽然不能立即进行报警通知，但报警信息本身并不会受到影响，通知报警线程将等待查询完毕之后再进行通知。在工作流程中，当报警信息出现后，传呼通知与电话通知不能同时进行，这也是由于采用一个通道引起的。这种不同步在此影响不大，因为传呼通知在很短时间内可以完成，并不影响电话通知的实时性。
采用2个线程是本文设计的特点。在实际运用中，根据具体情况还可以进行扩充及改进。当条件允许时(例如提供多路电话线)，可以采用多通道解决线程的互斥性及通知的不同步问题，以适应不同的要求。
4 结语
本文提出了一种应用于变电站多媒体视频监控系统中的语音报警技术，把变电站的实报警信息及时、准确地上传并通知相关人员，具有高效、准确、及时的特点，并在实验样机系统中得到了成功应用。样机实验表明，本文所述方法技术先进、性能可靠、经济实用，具有良好的实用价值和应用前景。可以预见，随着CTI技术的不断深入发展，应用电话语音卡实现监控的对象将不仅仅局限于声音，还将包括视频、邮件等实时信号，电话语音卡也将越来越广泛地应用于各种监控系统领域。
