基于GSM远程监控系统的设计

基于GSM远程监控系统的设计技术分类：工业电子|2008-08-21:邓振杰齐建玲李志1引言在现代信息技术飞速发展的今天，报警系统已进入一个高科技、智能化的时代。短消息是目前利用最广泛的通信方案之一，它利用信令信道传输，直接把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心，再由服务中心发给最终的信宿，具有实现简单、通信成本低、频谱利用率高、保密性好等特点。本文提出一种基于GSM短消息的新型远程监控系统，该系统充分利用了GSM无线移动通信网络平台，可以实时、自动、方便、可靠地实现水源井的远程通信报警和监控，同时也适合于其他远程数据传输和无人值守的场合。2远程监控系统结构及工作原理远程监控系统包括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，而现场监控系统主要由PIC单片机、MC35模块及外围采集控制电路组成，其原理框图如图1所示。系统中的数据指令的接收和发送都是通过发送或接收短信来实现的，无论是监控中心的MC35模块，还是现场监控系统的MC35模块或者是值班人员手机，发送短信时都是向短信中心发送，接收时也都是接收来自短信中心的信息。系统中的数据采集部分（传感器）负责实时采集现场信号，因为采集的信号是模拟的，必须经过A/D电路转换为数字信号，才能被单片机程序使用。PIC取得相应的数值后经主程序分析与设定值比较，控制输出电路各端口的电平，以驱动外围的控制电路动作；同时判断各监测值是否满足发送条件，若满足条件即通过通信模块向控制中心发送数据信息或向值班人员的手机发送报警信息。平常现场正常时，则每隔一段时间向控制中心发送采集的信号数值，定期存入服务器数据库；另外，PIC单片机也通过MC35模块接收发自控制中心或手机的短信指令，经主程序分析处理后向外围电路发出控制信号或回复确认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断，显示各检测现场的状态，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，其结构原理如图2所示。图2现场监控系统原理图数据采集部分主要由模拟电路、电流变送器、电压变送器及压力传感器构成，负责将设备的运行状态、电流、电压及压力值转换为适于单片机模拟端口的电压值；外围控制电路受控于单片机数字输出端口，根据相应端口输出电平变化，改变外围电路状态；MC35通信模块负责将单片机的指令发送至服务器或值班手机，将接收的来自服务器或手机的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；系统的核心部分单片机负责将数据采集电路采集的模拟信号转化为数字信号，经分析判断是否改变外围控制电路的工作状态，是否向服务器值班手机发送信息，同时还要接收分析MC35模块接收的控制指令信息，以控制现场工作状态。4现场监控系统软件的设计现场监控系统软件用C语言开发，包括单片机系统数据的通信模块MC35的初始化、现场数据的定期采集、控制端口的数据输出、告警短信的发送、指令信息的接收及分析执行等，其中数据采集软件、短信发送及接收软件为关键部分。现场监控系统软件流程图如图3所示。5监控中心软件的设计及实现监控中心硬件部分由PC机与MC35通信模块组成，如果远程监控点多，采集数据量较大，可采用多个MC35模块进行传输数据。监控中心的软件是采用VC++6.0开发的，主要由通信控制部分、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。监控中心的数据库是由Access软件生成的，包括三个表：保存采集数据的表1，保存操作人员及密码的表2，保存各监测地址及相应SIM卡号码的表3。监控中心的应用软件提供了一个良好的界面，使维护人员能通过界面上的数据表方便地观测各远程监测点的工作状态，通过菜单对全系统进行有效的维护，其组成框图如图4所示。监控中心各部分软件功能如下所述：（1）通信控制部分软件主要负责监视串口，接收来自MC35模块的字符或向MC35模块发送字符，即使有一个字符的串口事件发生时，也会向主线程发送消息。（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，串口的波特率、校验位、停止位，SMS服务中心号码。设定SMS服务中心号码的意义在于当系统用于不同的地区或更换了其他服务商的SIM卡时，SMS服务中心号码发生变化，因此必须重新设定。（3）采集数据写入数据库部分软件负责将接收的短信字符解码，提取出时间、地点及采集的电压、电流、压力数据，并分析上述数据的合法性，如果合法则存入数据库的表。（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的监视电压、电流、压力数据。当某一监视现场的采集数据超过告警界限时，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，当采集现场发来的监测数据超过告警界限时，维护人员可以根据实际情况判断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：对数据库的表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：对数据库的表2（存贮维护人员工号和密码）进行查询、修改、增加等操作，密码共分三级，一般操作（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：对数据库的表3（存贮各监测地址及相应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的数据（确定发送地址）。6结束语本论文创新点：提出一种基于GSM短消息的水厂实时监控系统，这种无线远程监控报警系统具有设计合理、便于监控、便于联网等优点，使得现场与后台间真正实现了“实时监控，远程传输”，该系统可广泛应用于各种不易巡检的厂房及无人值守的场合。作者简介：邓振杰（1967-），男（汉），天津市人，北华航天工业学院计算机科学与工程系副教授，博士，主要研究方向为嵌入式计算机系统应用。Biography:DengZhenjie(1967-),male(Han),Tianjin,NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering,Doctor,MainResearchField:EmbeddedComputerSystemApplication.参考文献[1]周光彬，曾孝平．GSM短信息智能控制器的设计与实现．微计算机信息，2007，1-1：24-25[2]张兢，路彦和．基于GSM移动通信增值业务的无线监控系统．微计算机信息，2006，1-3：217-219[3]MC35MultiplexerUser’sGuide．SiemensAG，2002[4]ATCommandSetforMC35．SiemensAG，2001