基于GPRS的远程监控系统设计

方经理：你好！用户首先要的是技术性方案，包括视频图片大小，传输方式（GPRS），传送时间及故障处理（如发送失败如何处理等），图像的清晰度，设备工作模式（如白天的工作模式和夜晚的工作模式）；报警的告知（如哪个基站发生报警需要短信提示，或在后端有相应的声音提醒）；整个系统不需要大量存储，只要一台监控主机及相应的管理软件。要求能够对所拍内容进行分时记录并方便调取；用戶需求如下：方案的可行性说明；依据及指导思想；技术原理：详细描述技术工作原理，及流程结构，运行示意图；功能特点及技术指标；运行框架；整个系统的功能描述，还包括哪些额外的东西；以上需求请尽快设计方案，我们答应客户下周四（四月一日）再去拜访；谢谢！！基于GPRS的远程报警视频监控系统设计1引言目前，对于移动基站多个分散点进行监控主要采用人工巡逻的方式，这种方式存在实时性差、成本高、无法对环境恶劣的地区的基站进行监控等缺点。随着internet与移动通信技术的发展，这种传统的监控方案已无法满足应用要求，亟待开发一种实时性好、可靠性高、价低易用的无线远程监控系统。GPRS能够很好地解决上述问题。GPRS是在充分利用现有GSM网络的基础上，通过添加GGSN和SGSN实现数据的分组传输，从而将移动通信与Internet网络联系起来，是目前无线数据传输应用最广泛的网络。2系统硬件组成移动基站监控模块的硬件结构框图如图1所示，系统由远程监控模块和监控中心PC机组成，它们通过GPRS网络进行通信。远程监控节点由ARM模块、GPRS模块和传感器模块组成。其中，GPRS模块主要用于数据的发送、接收以及短消息的接收;ARM模块完成传感器数据的编码和TCP/IP封装，控制GPRS模块将数据发送到监控中心，并接收和执行监控中心发送的控制命令;监控中心为通过以太网卡连人Internet中的一台具有固定IP的计算机，采用VB.NET开发工具调用Winsock控件编写监控软件，用于接收、处理和显示各个监控点发送的数据，并对监控点发送控制命令。其中，GPRS模块是无线数据传输的核心部分，本文采用西门子公司的MC39i，它提供一个标准的RS232接口用于与外部应用系统连接。3系统软件设计3.1基于FreeRTOS的系统任务设计根据嵌入式实时操作系统模块化设计理念，将系统软件设计划分为主控任务MainTask()、与网络连接任务GPRSConctTask()、数据传输任务xDataTrsmtTask()、短消息处理任务xSMSProc-Task()和传感器任务xSensorStatTask()。任务之间采用信号量、队列和邮箱等进行通信，其关系如图2所示，其中MC39iSerialDrv()为串口驱动程序。MC39iSerialDrv()为串口驱动函数，它负责将发送队列xQSendToMC39i里面的数据发送给与MC39i相连接的串口。接收到数据后，将MC39i串口接收到的数据发送到接收队列xQRecdFrom-MC39i中，数据的接收和发送是通过中断服务子程序完成的。GPRSConctTask()实现MC39i模块与GPRS网络的连接，是远程数据传输的基础和关键。3.2基于状态机设计GPRS连接任务由于网络和信号强弱等原因，可能导致节点与GPRS网络连接的失败。本文采用基于状态机的结构设计方法对各个阶段产生的错误进行处理，保障模块与GPRS网络建立可靠连接。程序状态机如图3所示。3.3基于uIP协议栈的传输层软件设计利用GPRS模块进行数据传输时，数据格式须符合互连网络的TCP/IP协议标准。xDataTrsmtTask()任务完成传输层和网络层处理。根据系统状态(UDP或TCP态)，传输层处理方式不同。TCP提供可靠的数据传输方式，其应用层协议也比较多，被广泛应用于网络通信领域。由于TCP的协议头以及数据传输控制比较复杂，数据的传输效率较低，因而越来越多的实时小数据量的应用，更倾向于使用基于UDP的数据传输协议。3.3.1基于uIP的TCP数据传输方式的实现本文基于uIPTCP/IP协议栈实现TCP数据传输方式。uIP是由AdamDunkels编写的源代码免费开放的微型TCP/IP协议栈，传输层协议实现了UDP和TCP，链路层PPP协议可以作为uIP下面的设备驱动来实现，uIP系统底层和应用程序之间的关系如图4所示。应用程序必须提供一个回应函数给uIP，数据传输任务周期性调用UIP_AP-PCALL()函数处理事件的发生。进行TCP数据传输之前，首先通过调用uIP协议栈提供的uip_connect()函数与监控中心的监控软件建立一个TCP连接，TCP连接的三次握手均由uIP协议栈的uip_process()函数完成。默认情况下，uIP协议栈的发送和接收共用一个缓冲区，当uIP处理缓冲区内数据时，必须关中断，为了提高系统实时性，我们将其改为双缓冲区模式。系统每个时钟节拍分别对发送和接收缓冲区进行扫描，如发现缓冲区非空时，由uIP协议栈处理。接收数据时，uip_process()对接收缓冲区内数据进行TCP和IP协议头解析，并将应用数据发送到In-Buffer[]中。发送数据时，由uip_process()完成发送缓冲区OutBuffer[]中数据的TCP/IP封装，再调用uIP驱动程序PPPSendData()进行链路层PPP协议头的封装，并将封装的数据发送到发送队列xQSendToMC39i中。3.3.2UDP数据传输的实现和改进设计中采用对数据包进行编码和增加握手的方式实现UDP数据传输可靠性的改进。通过给每个UDP数据包加上一个顺序增加的ID号，区别各个不同的数据包，利用它来对丢包的检测。握手过程如图5所示。设计中采用UDPIDProc()函数完成握手功能，发送的数据备份在一个缓冲区中，每次接收到确认包后将对ID进行检验，如果ID正确则将备份的数据删除。如60s内未收到正确的ID确认信息，则采用新的ID将备份的数据重传，当重传失败时，可以进行报警，从而实现了一种改进的可靠性较高的UDP数据传输方式。4系统测试本文利用两个数据传输模块和监控中心组成测试系统对数据传输性能进行测试。最高重传次数设置为3，超过最高重传次数后，通过短消息方式将数据发送到用户手机上。模块每20min向监控中心发送一次数据，监控中心每天发送两次控制命令到各个模块，分别采用改进的UDP和TCP进行传输。经测试，系统工作20天内未出现死机等异常情况;模块与GPRS网络连接成功率为100%(本文中增加了检错重试机制)。测试结果如表1所示。GPRS网络中UDP传输有效率大于99%，TCP传输有效率约为100%。本文设计的远程监控系统采用经改进的UDP数据传输方式能检测到丢包，通过多次重传可以成倍降低UDP传输方式的丢包率，可以根据需要设置系统将一直重传到数据成功到达为止，从而实现数据传输成功率为100%。5结论本文给出的远程监控系统的设计方案具有可靠、实时、稳定、通用和低成本等优点，实现了TCP和经过改良的UDP两种数据传输方式，可以满足多种数据传输领域的要求。移动通讯基站防盗解决方案-GSM报警器/彩信防盗报警系统基站防盗报警系统目前国内的通讯基站里除了昂贵的设备，更有担负着网络正常运营的责任，一旦遭到破坏，损失惨重，为了适应通信的迅猛发展，加强竞争能力，提高劳动生产率和网络维护水平，促进维护体制的深化改革，迫切需要解决通信环境监控安防问题。通信公司环境监控安防问题是对分散、面广的各个独立的基站机房环境参数进行遥测、遥信、遥控和遥调，监视设备的运行状态，监视机房环境状态，记录和处理有关数据，及时侦测安防告警并通知相关人员处理，从而实现移动交换局和移动通信机房动力及环境的少人或无人值守，提高通信设备的安全性。为了解决上述问题，我公司设计了一套基于GSM/GPRS平台的安防解决方案。在解决方案中，通过GSM/GPRS/的话音、彩信、短信通道将各分散通信点的警告信息上传到中心的相关运维人员，从而使告警信息得到及时处理，提高通信网络的可靠性。目前已经覆盖的警类包括：门磁报警（出入口控制）、温度报警、火灾报警、停电报警、空调被盗报警、断线报警、红外入侵探测报警、视频存储、水位探测等等。从而可实现对室内通信环境的安全保护和室外被盗报警、空调被盗报警的及时处理。由此可见，这一解决方案，已经渗透到了通信管理的各个环节，使得各项管理工作更加高效、科学，为外维人员日常的工作带来便捷和安全。良好的机房环境也是通信网络正常运行的重要保证，因此通信网络维护部门必须加强对机房环境的维护管理，以确保移动通信网络的安全。解决方案主要特点如下：1．通信站点的分布点多面广，采用传统的人工巡检维护模式，无法有效保证设备维护工作质量和时效性。2．由于GSM/GPRS网络的迅速扩展，每个员工承担的工作量越来越大，给维护工作带来了很大的压力。3．大部分通信站点交流电源供电条件较差，空调均为家用分体空调设备，运行故障时有发生，而且基本不具备来电自启动功能和远程开关机功能。一旦发生市电故障，通信设备的运行环境条件很难保证，需临时派人赶赴现场处理。4．通信站点分布于城乡，周边地理环境差异极大，基站的安全问题如防火、防盗、防水等就不能得到有效保证，设备运行安全得不到保障。通过基于GSM/GPRS前端产品对现场的侦查将短信、电话、彩信等将通信站点告警信息（包括烟火警、剪线警、水警、空调失窃警、高温警、门警或入人警、停电警等）通知到中心机房及相关的领导及维护人员并做出处理。移动通讯基站防盗解决方案-GSM报警器,彩信防盗报警系统移动通讯基站防盗解决方案-GSM报警器,彩信防盗报警系统彩信防盗SMS防盗彩信报警GSM彩信防盗报警器基站防盗器移动基站防盗系统根据中国联通移动等机房设备被盗的严重情况，深圳市安博士电子科技有限公司在某省联通公司的要求下开发出此款无人职守机房防盗报警器系统此系统可以有效的解决机房被盗问题，还增加防火、防浸水、防高温等报警功能。每个机站整套系统安装下来费用大概在3000元左右，通过警情处理中心统一监控每一个机站的情况这样算下来，整个省下来第一次投入在450万元，后期维护可1人管理10个机站，后期每年的投入在90万，这样一年下来可以节省800万的开支。其实际意义远大于此。一、产品设计理念与功能特点介绍。1、为有效的防止设备被盗，本产品设计了6路有线输入控制端，方便连接各种有线探头。8路无线输入控制端，方便连接各种无线探头。同时可通过短信控制1个开关量的输出（控制一路电器）。比如无线红外探测器（用于非法人员闯入报警），无线门磁感应器（门窗被非法打开报警），无线烟雾探测器（机房火灾报警），无线浸水开关（机站浸水报警），有线温度感应器（室内温度过高时报警）等；另外用一段导线将机房空调设备外设缠绕，当此导线被破坏（短路或断路）时向中心报警；为防止机站变压器被盗本机还增加了电源掉电报警功能，中心可及时知道机站停电情况。2、当不同探测器报警时GSM报警主机会向中心发出不同的报警信息。3、报警时同时向5个用户发送报警信息。并拨打报警电话，接警人员可清晰的听到报警相关类别，及时做出处理。4、12V警号输出。报警时警号鸣笛，音量大于110分贝。5、可预设5组报警电话号码，可向公安110或生活小区联网报警管理中心语音报警，同时向其他人报警。提示语音：“XX报警，警类是XXX,希望你及时处理”。支持短信和语音报警，用户可自录语音，每个防区的语音类型可由用户自定义。6、具有报警现场听取功能：输入正确密码后，在报警听取范围内，能清晰地听到现场作案者的语音、人走动、挖、撬等动作声音；能远程通过电话遥控延长或提前结束听取时间及听取情况下撤防。7、可通过无线遥控器，控制该系统布防、撤防或紧急报警，使用户在实际使用中方便快捷。8、密码操作，确保系统安全可靠。二、接警中心功能1、具有强大的电子地图功能，可通过机站的经纬度将机站在地图上定位，并可任意增加站点。2、当机站报警器向中心报警时，中心地图上立即显示报警机站方位、和报警种类并能把报警级别通过颜色加以区别，同时中心播放出报警的详细语音信息，