基于GSM远程监控系统的设计.doc

基于GSM远程监控系统设计技术分类： 工业电子 | -08-21 :邓振杰 齐建玲 李志1 引言在现代信息技术飞速发展今天，报警系统已进入一个高科技、智能化时代。短消息是现在利用最广泛通信方案之一，它利用信令信道传输，直接把要发信息加上目标地址发送到短信息服务中心，再由服务中心发给最终信宿，含有实现简单、通信成本低、频谱利用率高、保密性好等特点。本文提出一个基于GSM短消息新型远程监控系统，该系统充足利用了GSM无线移动通信网络平台，能够实时、自动、方便、可靠地实现水源井远程通信报警和监控，同时也适合于其它远程数据传输和无人值守场所。2 远程监控系统结构及工作原理远程监控系统包含监控中心和现场信号采集控制系统两大部分，其中监控中心由一台微机及MC35通信模块组成，而现场监控系统关键由PIC单片机、MC35模块及外围采集控制电路组成，其原理框图图1所表示。系统中数据指令接收和发送全部是经过发送或接收短信来实现，不管是监控中心MC35模块，还是现场监控系统MC35模块或是值班人员手机，发送短信时全部是向短信中心发送，接收时也全部是接收来自短信中心信息。系统中数据采集部分（传感器）负责实时采集现场信号，因为采集信号是模拟，必需经过A/D电路转换为数字信号，才能被单片机程序使用。PIC取得对应数值后经主程序分析和设定值比较，控制输出电路各端口电平，以驱动外围控制电路动作；同时判定各监测值是否满足发送条件，若满足条件即经过通信模块向控制中心发送数据信息或向值班人员手机发送报警信息。日常现场正常时，则每隔一段时间向控制中心发送采集信号数值，定时存入服务器数据库；另外，PIC单片机也经过MC35模块接收发自控制中心或手机短信指令，经主程序分析处理后向外围电路发出控制信号或回复确定短信来完成指令任务。图1 远程监控系统原理图监控中心负责接收各监测现场正常数据或异常报警数据信号，并对每次数据进行分析判定，显示各检测现场状态，若接收到异常状态数据，服务器提供报警显示，值班人员可在服务器端向监测现场发送控制短信，以改变现场工作状态。3 水源井现场监控终端电路设计现场监控系统由PIC16F877单片机、通信模块MC35、数据采集电路、外围控制电路、时钟及电源电路等组成，其结构原理图2所表示。图2 现场监控系统原理图数据采集部分关键由模拟电路、电流变送器、电压变送器及压力传感器组成，负责将设备运行状态、电流、电压及压力值转换为适于单片机模拟端口电压值；外围控制电路受控于单片机数字输出端口，依据对应端口输出电平改变，改变外围电路状态；MC35通信模块负责将单片机指令发送至服务器或值班手机，将接收来自服务器或手机信息传送给单片机系统；时钟电路负责给系统提供时钟信号；电源电路负责给系统供电；系统关键部分单片机负责将数据采集电路采集模拟信号转化为数字信号，经分析判定是否改变外围控制电路工作状态，是否向服务器值班手机发送信息，同时还要接收分析MC35模块接收控制指令信息，以控制现场工作状态。4 现场监控系统软件设计现场监控系统软件用C语言开发，包含单片机系统数据通信模块MC35初始化、现场数据定时采集、控制端口数据输出、告警短信发送、指令信息接收及分析实施等，其中数据采集软件、短信发送及接收软件为关键部分。现场监控系统软件步骤图图3所表示。5 监控中心软件设计及实现监控中心硬件部分由PC机和MC35通信模块组成，假如远程监控点多，采集数据量较大，可采取多个MC35模块进行传输数据。监控中心软件是采取VC+6.0开发，关键由通信控制部分、串口参数及SMS服务中心号码设定部分、采集数据写入数据库部分、采集数据显示及告警显示部分、控制指令发送部分和数据库维护部分等组成。监控中心数据库是由Access软件生成，包含三个表：保留采集数据表1，保留操作人员及密码表2，保留各监测地址及对应SIM卡号码表3。监控中心应用软件提供了一个良好界面，使维护人员能经过界面上数据表方便地观察各远程监测点工作状态，经过菜单对全系统进行有效维护，其组成框图图4所表示。监控中心各部分软件功效以下所述：（1）通信控制部分软件关键负责监视串口，接收来自MC35模块字符或向MC35模块发送字符，即使有一个字符串口事件发生时，也会向根本程发送消息。（2）串口参数及SMS服务中心号码设定部分软件负责设定使用哪个串口，串口波特率、校验位、停止位，SMS服务中心号码。设定SMS服务中心号码意义在于当系统用于不一样地域或更换了其它服务商SIM卡时，SMS服务中心号码发生改变，所以必需重新设定。 （3）采集数据写入数据库部分软件负责将接收短信字符解码，提取出时间、地点及采集电压、电流、压力数据，并分析上述数据正当性，假如正当则存入数据库表。（4）采集数据显示及告警显示部分软件负责在主界面上显示接收监视电压、电流、压力数据。当某一监视现场采集数据超出告警界限时，在主界面告警面板上显示告警地点及告警内容。（5）控制指令发送部分软件负责向各监控现场发送控制指令，当采集现场发来监测数据超出告警界限时，维护人员能够依据实际情况判定是否向告警地点发送控制指令。（6）数据库维护部分软件分为：采集数据维护、密码维护和用户数据维护。l 采集数据维护：对数据库表1（存贮现场采集数据）进行查询、修改、删除、增加、打印等操作。l 密码维护：对数据库表2（存贮维护人职员号和密码）进行查询、修改、增加等操作，密码共分三级，通常操作（进入系统）只需输入低级密码，对表1表3操作需要输入中级密码，密码维护操作需要输入高级密码。l 用户数据维护：对数据库表3（存贮各监测地址及对应SIM卡号）进行修改删除增加等，当向监控现场发送控制指令时，需使用表3数据（确定发送地址）。6 结束语本论文创新点：提出一个基于GSM短消息水厂实时监控系统，这种无线远程监控报警系统含有设计合理、便于监控、便于联网等优点，使得现场和后台间真正实现了“实时监控，远程传输”，该系统可广泛应用于多种不易巡检厂房及无人值守场所。作者介绍：邓振杰（1967-），男（汉），天津市人，北华航天工业学院计算机科学和工程系副教授，博士，关键研究方向为嵌入式计算机系统应用。Biography: Deng Zhenjie(1967-), male(Han),Tianjin, North China Institute of Astronautic Engineering, Doctor, Main Research Field: Embedded Computer System Application.参考文件1 周光彬，曾孝平GSM短信息智能控制器设计和实现微计算机信息，1-1：24-252 张兢，路彦和基于GSM移动通信增值业务无线监控系统微计算机信息，1-3：217-2193 MC35 Multiplexer Users GuideSiemens AG，4 AT Command Set for MC35Siemens AG，