帶以太網(wǎng)接口的GSM無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

摘要：較為全面地介紹了當(dāng)前遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，提出了適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的、基于GSM的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的總體架構(gòu)及設(shè)計方案，詳細(xì)介紹了帶有以太網(wǎng)接口的、基于GSM的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的硬件電路與軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)適用于各種遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對提高遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸效率和降低監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營成本具有重要意義。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；無線數(shù)據(jù)傳輸；總體方案設(shè)計；以太網(wǎng)；http://www.ex-cimer.com/article/153671.htm

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0 引言
隨著計算機(jī)與自動化技術(shù)的發(fā)展，各種控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。由于這些控制系統(tǒng)總是長時間不間斷地運(yùn)轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視和控制是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。對于遠(yuǎn)距離的控制系統(tǒng)而言，同樣必須實(shí)現(xiàn)從被控制對象獲取所需監(jiān)控信息，并在對所獲信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理后對被控制系統(tǒng)發(fā)出控制命令。因此，目前遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是各種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中主要的組成部分之一。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)
目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般很難滿足需求，為此，結(jié)合基于工業(yè)以太網(wǎng)和GSM無線網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，本文提出了一種新的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的組成方案，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

隨著Internet網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)逐步覆蓋全國，本系統(tǒng)方案可充分將兩個公用網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，這一方面可以利用GSM網(wǎng)絡(luò)向分布在控制現(xiàn)場的各個子節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令，同時可接收來自各子節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)；另一方面，利用以太網(wǎng)接口還可實(shí)現(xiàn)與控制中心的計算機(jī)或顯示屏的通信。這樣，在達(dá)到對異地設(shè)備監(jiān)視和控制的同時，可以將采集到的數(shù)據(jù)傳送到控制中心的多臺計算機(jī)或設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的連接，有效解決信息采集、信息分析、信息處理、信息存儲、信息輸出的集成化系統(tǒng)互聯(lián)問題。
按照綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)大都由控制中心、監(jiān)測中心節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)測終端三部分組成。
1．1 GSM無線通信控制終端
GSM無線通信終端的通用體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。它的位置在系統(tǒng)被測對象的控制現(xiàn)場，作用是對測試現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由控制中心分析處理后，根據(jù)SMS協(xié)議來編碼，最后通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到無線通信的中心節(jié)點(diǎn)；同時還負(fù)責(zé)接收無線通信中心節(jié)點(diǎn)的指令，然后由檢測到再控制，最后形成一個閉環(huán)回路。

1．2 GSM無線通信中心節(jié)點(diǎn)
GSM無線通信中心節(jié)點(diǎn)的通用體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。它是整個測控系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的位置在通信終端和控制中心之間，是數(shù)據(jù)和命令傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。其主要作用是接收來自于通信終端的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)分析后保存在E2PROM中，同時接收控制中心各主控計算機(jī)的采集數(shù)據(jù)命令；并從以太網(wǎng)接口接收主控計算機(jī)的指令傳遞給通信終端，以對相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行控制。
1．3 控制中心
控制中心的主要體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。它位于系統(tǒng)的最上面。主控計算機(jī)、顯示設(shè)備通過以太網(wǎng)交換機(jī)連接在一起組成局域網(wǎng)，對通信中心節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享。它的作用是負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)，保存到數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析做出相應(yīng)的決策，并由通信中心節(jié)點(diǎn)向通信終端發(fā)送控制指令，同時通過大屏幕顯示器輸出，以便實(shí)時顯示被測對象的運(yùn)行情況。

2 基于GSM的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的方案設(shè)計
整個無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心是微處理器、GSM模塊、以太網(wǎng)模塊，本方案輔以相應(yīng)的輸入輸出模塊即可完成，而且模塊清楚、任務(wù)調(diào)度簡單、數(shù)據(jù)處理量小、對實(shí)時陛要求不高，所以，本系統(tǒng)選擇微控制器+控制系統(tǒng)軟件的架構(gòu)來完成。
2．1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
本系統(tǒng)的硬件詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。下面逐一分析各部分的特點(diǎn)以及選型方法。