GPRS 遠程監控系統的研究與實現

        1.引言

        隨著通信技術和信息處理技術的迅猛發展，兩者的結合——遠程監控系統已成為當前研究領域的一大熱點。遠程監控系統是指在遠離被控對象的情況下，能夠及時獲知被控對象的工作狀況，必要時發出指令對其進行遙控的系統。遠程監控系統的出現，使工作人員不需要到達現場，只要在監控中心就能夠掌握全局，及時得到被控對象的詳細情況，迅速做出決策并有效地執行。它大大提高了工作效率，節省了人力物力，也提高了系統對突發事件的應變能力，是各行業監控系統的發展趨勢。遠程監控系統的用途十分廣泛，在交通、電力、工農業、水利遠程監控、環保、建筑等行業已有大量的應用。

        隨著Internet技術的推廣和GPRS通信技術的發展，遠程監控系統更緊密地與現代通信技術相互結合，更多地應用在工業企業中。

        2. GPRS技術的功能與特點

        GPRS是通用分組無線業務(GeneralPacket Radio Service)的英文簡稱，是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務。GPRS在現有的GSM網絡基礎上增加一些硬件設備和軟件升級，形成一個新的網絡邏輯實體。它以分組交換技術為基礎，采用IP數據網絡協議，提高了現有的GSM網的數據業務傳輸速率，最高可達170kb/s。GPRS把分組交換技術引入現有GSM系統，使得移動通信和數據網絡合二為一，具有“快速傳送”、“永遠在線”、“價格低廉”等特點。

        GPRS是建立在GSM基礎上的無線網絡技術，它在現有的GSM網絡上疊加了一個基于分組交換的無線接口，引入三種新的邏輯網絡實體：服務GPRS支持節點(SGSN)、網關GPRS 支持節點(GGSN)和分組控制單元(PCU)，同時配合軟件升級，目標是提供高速分組數據業務。用分組交換來補充電路交換是對GSM技術的一個重要升級。分組交換的一大優點是可以靈活分配網絡資源，僅在數據傳送時才使用無線信道，這樣多個用戶可以共享一條無線信道，大大提高資源利用率。GPRS的數據傳送使用業務信道，速率為9kbps～21.4kbps，如果一個用戶獨占8 個信道，總速率將超過170kbps，在實際中單個用戶可以同時使用1至3條信道，速率為幾十kbps。

        3.系統設計方案

        3.1總體設計思路

        本系統集GPRS無線通信技術、計算機監控技術、數據采集技術、數據庫技術于一體，構建了一種基于GPRS技術的計算機遠程監控系統平臺。

        系統分為監控中心站和遠程監控分站兩個部分：監控中心站主要由監控中心站服務器，企業內部局域網(Intranet)，數據庫服務器，顯示器等外圍設備組成;遠程監控分站主要由MSP430F149單片機及外圍電路(液晶顯示、鍵盤功能、RS232通訊、A/D轉換)和GPRS無線通信模塊組成。

        GPRS模塊采用法國WAVECOM公司WISMO2D模塊，此模塊為雙頻GSM模塊(GSM900/1800MH或GSM900/199MHz)，適合于手持蜂窩移動電話及其他無線通訊產品應用，其設計及開發符合ETSI GSM Phase2+標準。監控中心采用APN方式與GPRS網絡相連。通信運營商為監控中心分配內部固定IP地址，由于APN專線可提供較高的帶寬，當監控點的數量增加時，監控中心不用擴充容量也可滿足需求。監控中心站與遠程監控分站之間通過GPRS網絡實現無線遠程通信，實現了基于GPRS網絡的遠程監控。系統結構圖如圖1所示。

        3.2監控中心站硬件設計

        監控中心站包括的主要硬件設備為：一臺作為監控中心站服務器的工業計算機、企業內部局域網(Intranet)、數據庫服務器、顯示器、打印機等外圍設備。

        3.3遠程監控分站硬件設計

        遠程監控分站主要硬件包括單片機及其外圍電路和GPRS 無線通信塊WISMO2D。單片機采用美國TI公司生產的MSP430F149系列，根據系統需要設計了液晶顯示、鍵盤功能、RS232通訊、A/D轉換等幾個功單元。其中A/D轉換部分是完全由MSP430F149片內集成模塊實現的。

        4.系統開發

        4.1系統軟件設計

        系統中采用GPRS無線通信模塊WISMO2D實現兩者的數據通信，GPRS無線通信模塊WISMO2D通過AT命令來進行控制，數據傳輸采用通過Internet 網絡進行遠程傳輸兼容短消息方式傳輸。AT命令，Microsoft VC++6.0高級編程語言和IAR公司的Workbench開發環境是系統軟件設計的基礎。

        4.2監控中心站軟件設計

        監控中心站程序設計采用VC++ 6.0作為開發工具，其軟件包括監測中心控制界面及初始化程序、數據包的收發程序，數據處理和保存程序。其中最重要的是監控中心服務器與GPRS無線通信模塊WISMO2D之間的無線通信，它是實現數據包接收和發送的關鍵。VC++ 6.0提供了網絡端口通信控件Winsock，能夠方便的實現計算機網絡端口的掃描和偵聽。通過設置一個固定不被計算機占用的端口作為通信端口，然后不斷的偵聽這個端口的狀態，一旦發現端口中有數據包接受，那么開始把數據放入數據緩沖區，然后接收，并且調用相關的中斷處理程序處理相應的數據。其程序流程圖如圖2所示。

        4.3遠程監控分站軟件設計

        遠程監控分站主要任務：通過A/D進行轉換并處理外圍傳感器采集的數據;通過鍵盤按鍵觸發發送實時數據給監控中心或管理人員;控制GPRS無線通信模塊WISMO2D接收和發送數據包或者短消息。軟件設計采用模塊化編程，各功能模塊以子模塊形式出現，縮短了軟件開發時間，易于程序修改和移植。

        5.結束語

        本文提出的基于GPRS技術的計算機遠程監控系統綜合運用了計算機技術、無線通信、圖形處理、數據庫、軟件開發等多種技術，實現了基于GPRS無線通信技術的計算機遠程監控管理系統。經過實際應用表明，系統運行穩定可靠，實現了預期的設計目標，具有較好的實用價值。