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1 引言 在現代信息技術飛速發展的今天，報警系統已進入一個高科技、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，直接把要發的信息加上目的地址發送到短信息服務中心，再由服務中心發給最終的信宿，具有實現簡單、通信成本低、頻譜利用率高、保密性好等特點。本文提出一種基于GSM短消息的新型遠程監控系統，該系統充分利用了GSM無線移動通信網絡平臺，可以實時、自動、方便、可靠地實現水源井的遠程通信報警和監控，同時也適合于其他遠程數據傳輸和無人值守的場合。 2 遠程監控系統結構及工作原理 遠程監控系統包括監控中心和現場信號采集控制系統兩大部分，其中監控中心由一臺微機及MC35通信模塊組成，而現場監控系統主要由PIC單片機、MC35模塊及外圍采集控制電路組成，其原理框圖如圖1所示。 系統中的數據指令的接收和發送都是通過發送或接收短信來實現的，無論是監控中心的MC35模塊，還是現場監控系統的MC35模塊或者是值班人員手機，發送短信時都是向短信中心發送，接收時也都是接收來自短信中心的信息。 系統中的數據采集部分（傳感器）負責實時采集現場信號，因為采集的信號是模擬的，必須經過A/D電路轉換為數字信號，才能被單片機程序使用。PIC取得相應的數值后經主程序分析與設定值比較，控制輸出電路各端口的電平，以驅動外圍的控制電路動作；同時判斷各監測值是否滿足發送條件，若滿足條件即通過通信模塊向控制中心發送數據信息或向值班人員的手機發送報警信息。平常現場正常時，則每隔一段時間向控制中心發送采集的信號數值，定期存入服務器數據庫；另外，PIC單片機也通過MC35模塊接收發自控制中心或手機的短信指令，經主程序分析處理后向外圍電路發出控制信號或回復確認短信來完成指令任務。 圖1 遠程監控系統原理圖 監控中心負責接收各監測現場正常數據或異常報警數據信號，并對每次數據進行分析判斷，顯示各檢測現場的狀態，若接收到異常狀態數據，服務器提供報警顯示，值班人員可在服務器端向監測現場發送控制短信，以改變現場工作狀態。 3 水源井現場監控終端電路設計 現場監控系統由PIC16F877單片機、通信模塊MC35、數據采集電路、外圍控制電路、時鐘及電源電路等組成，其結構原理如圖2所示。 圖2 現場監控系統原理圖 數據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成，負責將設備的運行狀態、電流、電壓及壓力值轉換為適于單片機模擬端口的電壓值；外圍控制電路受控于單片機數字輸出端口，根據相應端口輸出電平變化，改變外圍電路狀態；MC35通信模塊負責將單片機的指令發送至服務器或值班手機，將接收的來自服務器或手機的信息傳送給單片機系統；時鐘電路負責給系統提供時鐘信號；電源電路負責給系統供電；系統的核心部分單片機負責將數據采集電路采集的模擬信號轉化為數字信號，經分析判斷是否改變外圍控制電路的工作狀態，是否向服務器值班手機發送信息，同時還要接收分析MC35模塊接收的控制指令信息，以控制現場工作狀態。 4 現場監控系統軟件的設計 現場監控系統軟件用C語言開發，包括單片機系統數據的通信模塊MC35的初始化、現場數據的定期采集、控制端口的數據輸出、告警短信的發送、指令信息的接收及分析執行等，其中數據采集軟件、短信發送及接收軟件為關鍵部分。現場監控系統軟件流程圖如圖3所示。 5 監控中心軟件的設計及實現 監控中心硬件部分由PC機與MC35通信模塊組成，如果遠程監控點多，采集數據量較大，可采用多個MC35模塊進行傳輸數據。監控中心的軟件是采用VC++6.0開發的，主要由通信控制部分、串口參數及SMS服務中心號碼設定部分、采集數據寫入數據庫部分、采集數據顯示及告警顯示部分、控制指令發送部分和數據庫維護部分等組成。監控中心的數據庫是由Access軟件生成的，包括三個表：保存采集數據的表1，保存操作人員及密碼的表2，保存各監測地址及相應SIM卡號碼的表3。監控中心的應用軟件提供了一個良好的界面，使維護人員能通過界面上的數據表方便地觀測各遠程監測點的工作狀態，通過菜單對全系統進行有效的維護，其組成框圖如圖4所示。 監控中心各部分軟件功能如下所述： （1）通信控制部分軟件主要負責監視串口，接收來自MC35模塊的字符或向MC35模塊發送字符，即使有一個字符的串口事件發生時，也會向主線程發送消息。 （2）串口參數及SMS服務中心號碼設定部分軟件負責設定使用哪個串口，串口的波特率、校驗位、停止位，SMS服務中心號碼。設定SMS服務中心號碼的意義在于當系統用于不同的地區或更換了其他服務商的SIM卡時，SMS服務中心號碼發生變化，因此必須重新設定。 （3）采集數據寫入數據庫部分軟件負責將接收的短信字符解碼，提取出時間、地點及采集的電壓、電流、壓力數據，并分析上述數據的合法性，如果合法則存入數據庫的表。 （4）采集數據顯示及告警顯示部分軟件負責在主界面上顯示接收的監視電壓、電流、壓力數據。當某一監視現場的采集數據超過告警界限時，在主界面告警面板上顯示告警地點及告警內容。 （5）控制指令發送部分軟件負責向各監控現場發送控制指令，當采集現場發來的監測數據超過告警界限時，維護人員可以根據實際情況判斷是否向告警地點發送控制指令。 （6）數據庫維護部分軟件分為：采集數據維護、密碼維護和用戶數據維護。 采集數據維護：對數據庫的表1（存貯現場采集數據）進行查詢、修改、刪除、增加、打印等操作。 密碼維護：對數據庫的表2（存貯維護人員工號和密碼）進行查詢、修改、增加等操作，密碼共分三級，一般操作（進入系統）只需輸入低級密碼，對表1表3操作需要輸入中級密碼，密碼維護操作需要輸入高級密碼。 用戶數據維護：對數據庫的表3（存貯各監測地址及相應SIM卡號）進行修改刪除增加等，當向監控現場發送控制指令時，需使用表3的數據（確定發送地址）。 6 結束語 本論文創新點：提出一種基于GSM短消息的水廠實時監控系統，這種無線遠程監控報警系統具有設計合理、便于監控、便于聯網等優點，使得現場與后臺間真正實現了“實時監控，遠程傳輸”，該系統可廣泛應用于各種不易巡檢的廠房及無人值守的場合。 |
