基于GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)分類： 工業(yè)電子  | 2008-08-21 :鄧振杰 齊建玲 李志1  引言在現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，報警系統(tǒng)已進(jìn)入一個高科技、智能化的時代。短消息是目前利用最廣泛的通信方案之一，它利用信令信道傳輸，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短信息服務(wù)中心，再由服務(wù)中心發(fā)給最終的信宿，具有實(shí)現(xiàn)簡單、通信成本低、頻譜利用率高、保密性好等特點(diǎn)。本文提出一種基于GSM短消息的新型遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了GSM無線移動通信網(wǎng)絡(luò)平臺，可以實(shí)時、自動、方便、可靠地實(shí)現(xiàn)水源井的遠(yuǎn)程通信報警和監(jiān)控，同時也適合于其他遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和無人值守的場合。2

2、0; 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控中心和現(xiàn)場信號采集控制系統(tǒng)兩大部分，其中監(jiān)控中心由一臺微機(jī)及MC35通信模塊組成，而現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)主要由PIC單片機(jī)、MC35模塊及外圍采集控制電路組成，其原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)指令的接收和發(fā)送都是通過發(fā)送或接收短信來實(shí)現(xiàn)的，無論是監(jiān)控中心的MC35模塊，還是現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的MC35模塊或者是值班人員手機(jī)，發(fā)送短信時都是向短信中心發(fā)送，接收時也都是接收來自短信中心的信息。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集部分（傳感器）負(fù)責(zé)實(shí)時采集現(xiàn)場信號，因為采集的信號是模擬的，必須經(jīng)過A/D電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，才能被單片機(jī)程序使用。PIC取得相應(yīng)的數(shù)值后經(jīng)主程序分析與

3、設(shè)定值比較，控制輸出電路各端口的電平，以驅(qū)動外圍的控制電路動作；同時判斷各監(jiān)測值是否滿足發(fā)送條件，若滿足條件即通過通信模塊向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)信息或向值班人員的手機(jī)發(fā)送報警信息。平?，F(xiàn)場正常時，則每隔一段時間向控制中心發(fā)送采集的信號數(shù)值，定期存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫；另外，PIC單片機(jī)也通過MC35模塊接收發(fā)自控制中心或手機(jī)的短信指令，經(jīng)主程序分析處理后向外圍電路發(fā)出控制信號或回復(fù)確認(rèn)短信來完成指令任務(wù)。圖1  遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)原理圖監(jiān)控中心負(fù)責(zé)接收各監(jiān)測現(xiàn)場正常數(shù)據(jù)或異常報警數(shù)據(jù)信號，并對每次數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，顯示各檢測現(xiàn)場的狀態(tài)，若接收到異常狀態(tài)數(shù)據(jù)，服務(wù)器提供報警顯示，值班人員可在服務(wù)器端向

4、監(jiān)測現(xiàn)場發(fā)送控制短信，以改變現(xiàn)場工作狀態(tài)。3  水源井現(xiàn)場監(jiān)控終端電路設(shè)計現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由PIC16F877單片機(jī)、通信模塊MC35、數(shù)據(jù)采集電路、外圍控制電路、時鐘及電源電路等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。圖2  現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)原理圖數(shù)據(jù)采集部分主要由模擬電路、電流變送器、電壓變送器及壓力傳感器構(gòu)成，負(fù)責(zé)將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、電流、電壓及壓力值轉(zhuǎn)換為適于單片機(jī)模擬端口的電壓值；外圍控制電路受控于單片機(jī)數(shù)字輸出端口，根據(jù)相應(yīng)端口輸出電平變化，改變外圍電路狀態(tài)；MC35通信模塊負(fù)責(zé)將單片機(jī)的指令發(fā)送至服務(wù)器或值班手機(jī)，將接收的來自服務(wù)器或手機(jī)的信息傳送給單片機(jī)系統(tǒng)；時鐘電路負(fù)責(zé)給系統(tǒng)提

5、供時鐘信號；電源電路負(fù)責(zé)給系統(tǒng)供電；系統(tǒng)的核心部分單片機(jī)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)采集電路采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，經(jīng)分析判斷是否改變外圍控制電路的工作狀態(tài)，是否向服務(wù)器值班手機(jī)發(fā)送信息，同時還要接收分析MC35模塊接收的控制指令信息，以控制現(xiàn)場工作狀態(tài)。4  現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)軟件用C語言開發(fā)，包括單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信模塊MC35的初始化、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的定期采集、控制端口的數(shù)據(jù)輸出、告警短信的發(fā)送、指令信息的接收及分析執(zhí)行等，其中數(shù)據(jù)采集軟件、短信發(fā)送及接收軟件為關(guān)鍵部分?，F(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。5  監(jiān)控中心軟件的設(shè)計及實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心硬件部分由PC機(jī)與MC35通

6、信模塊組成，如果遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)多，采集數(shù)據(jù)量較大，可采用多個MC35模塊進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的軟件是采用VC+6.0開發(fā)的，主要由通信控制部分、串口參數(shù)及SMS服務(wù)中心號碼設(shè)定部分、采集數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫部分、采集數(shù)據(jù)顯示及告警顯示部分、控制指令發(fā)送部分和數(shù)據(jù)庫維護(hù)部分等組成。監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫是由Access軟件生成的，包括三個表：保存采集數(shù)據(jù)的表1，保存操作人員及密碼的表2，保存各監(jiān)測地址及相應(yīng)SIM卡號碼的表3。監(jiān)控中心的應(yīng)用軟件提供了一個良好的界面，使維護(hù)人員能通過界面上的數(shù)據(jù)表方便地觀測各遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)的工作狀態(tài)，通過菜單對全系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)，其組成框圖如圖4所示。監(jiān)控中心各部分軟件功能如下所

7、述：（1）通信控制部分軟件主要負(fù)責(zé)監(jiān)視串口，接收來自MC35模塊的字符或向MC35模塊發(fā)送字符，即使有一個字符的串口事件發(fā)生時，也會向主線程發(fā)送消息。（2）串口參數(shù)及SMS服務(wù)中心號碼設(shè)定部分軟件負(fù)責(zé)設(shè)定使用哪個串口，串口的波特率、校驗位、停止位，SMS服務(wù)中心號碼。設(shè)定SMS服務(wù)中心號碼的意義在于當(dāng)系統(tǒng)用于不同的地區(qū)或更換了其他服務(wù)商的SIM卡時，SMS服務(wù)中心號碼發(fā)生變化，因此必須重新設(shè)定。 （3）采集數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫部分軟件負(fù)責(zé)將接收的短信字符解碼，提取出時間、地點(diǎn)及采集的電壓、電流、壓力數(shù)據(jù)，并分析上述數(shù)據(jù)的合法性，如果合法則存入數(shù)據(jù)庫的表。（4）采集數(shù)據(jù)顯示及告警顯示部分軟件負(fù)責(zé)在主界

8、面上顯示接收的監(jiān)視電壓、電流、壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)某一監(jiān)視現(xiàn)場的采集數(shù)據(jù)超過告警界限時，在主界面告警面板上顯示告警地點(diǎn)及告警內(nèi)容。（5）控制指令發(fā)送部分軟件負(fù)責(zé)向各監(jiān)控現(xiàn)場發(fā)送控制指令，當(dāng)采集現(xiàn)場發(fā)來的監(jiān)測數(shù)據(jù)超過告警界限時，維護(hù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況判斷是否向告警地點(diǎn)發(fā)送控制指令。（6）數(shù)據(jù)庫維護(hù)部分軟件分為：采集數(shù)據(jù)維護(hù)、密碼維護(hù)和用戶數(shù)據(jù)維護(hù)。l         采集數(shù)據(jù)維護(hù)：對數(shù)據(jù)庫的表1（存貯現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)）進(jìn)行查詢、修改、刪除、增加、打印等操作。l     

9、0;   密碼維護(hù)：對數(shù)據(jù)庫的表2（存貯維護(hù)人員工號和密碼）進(jìn)行查詢、修改、增加等操作，密碼共分三級，一般操作（進(jìn)入系統(tǒng)）只需輸入低級密碼，對表1表3操作需要輸入中級密碼，密碼維護(hù)操作需要輸入高級密碼。l         用戶數(shù)據(jù)維護(hù)：對數(shù)據(jù)庫的表3（存貯各監(jiān)測地址及相應(yīng)SIM卡號）進(jìn)行修改刪除增加等，當(dāng)向監(jiān)控現(xiàn)場發(fā)送控制指令時，需使用表3的數(shù)據(jù)（確定發(fā)送地址）。6  結(jié)束語本論文創(chuàng)新點(diǎn)：提出一種基于GSM短消息的水廠實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，這種無線遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)具有設(shè)計合理、便于監(jiān)控、便于聯(lián)

10、網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使得現(xiàn)場與后臺間真正實(shí)現(xiàn)了“實(shí)時監(jiān)控，遠(yuǎn)程傳輸”，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種不易巡檢的廠房及無人值守的場合。作者簡介：鄧振杰（1967-），男（漢），天津市人，北華航天工業(yè)學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程系副教授，博士，主要研究方向為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用。Biography: Deng Zhenjie(1967-), male(Han),Tianjin, North China Institute of Astronautic Engineering, Doctor, Main Research Field: Embedded Computer System Application.參考文獻(xiàn)1 周光彬，曾孝平GSM短信息智能控制器的設(shè)計與實(shí)