GPRS 远程监控系统的研究与实现

        1.引言

        随着通信技术和信息处理技术的迅猛发展，两者的结合——远程监控系统已成为当前研究领域的一大热点。远程监控系统是指在远离被控对象的情况下，能够及时获知被控对象的工作状况，必要时发出指令对其进行遥控的系统。远程监控系统的出现，使工作人员不需要到达现场，只要在监控中心就能够掌握全局，及时得到被控对象的详细情况，迅速做出决策并有效地执行。它大大提高了工作效率，节省了人力物力，也提高了系统对突发事件的应变能力，是各行业监控系统的发展趋势。远程监控系统的用途十分广泛，在交通、电力、工农业、水利远程监控、环保、建筑等行业已有大量的应用。

        随着Internet技术的推广和GPRS通信技术的发展，远程监控系统更紧密地与现代通信技术相互结合，更多地应用在工业企业中。

        2. GPRS技术的功能与特点

        GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacket Radio Service)的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础，采用IP数据网络协议，提高了现有的GSM网的数据业务传输速率，最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统，使得移动通信和数据网络合二为一，具有“快速传送”、“永远在线”、“价格低廉”等特点。

        GPRS是建立在GSM基础上的无线网络技术，它在现有的GSM网络上叠加了一个基于分组交换的无线接口，引入三种新的逻辑网络实体：服务GPRS支持节点(SGSN)、网关GPRS 支持节点(GGSN)和分组控制单元(PCU)，同时配合软件升级，目标是提供高速分组数据业务。用分组交换来补充电路交换是对GSM技术的一个重要升级。分组交换的一大优点是可以灵活分配网络资源，仅在数据传送时才使用无线信道，这样多个用户可以共享一条无线信道，大大提高资源利用率。GPRS的数据传送使用业务信道，速率为9kbps～21.4kbps，如果一个用户独占8 个信道，总速率将超过170kbps，在实际中单个用户可以同时使用1至3条信道，速率为几十kbps。

        3.系统设计方案

        3.1总体设计思路

        本系统集GPRS无线通信技术、计算机监控技术、数据采集技术、数据库技术于一体，构建了一种基于GPRS技术的计算机远程监控系统平台。

        系统分为监控中心站和远程监控分站两个部分：监控中心站主要由监控中心站服务器，企业内部局域网(Intranet)，数据库服务器，显示器等外围设备组成;远程监控分站主要由MSP430F149单片机及外围电路(液晶显示、键盘功能、RS232通讯、A/D转换)和GPRS无线通信模块组成。

        GPRS模块采用法国WAVECOM公司WISMO2D模块，此模块为双频GSM模块(GSM900/1800MH或GSM900/199MHz)，适合于手持蜂窝移动电话及其他无线通讯产品应用，其设计及开发符合ETSI GSM Phase2+标准。监控中心采用APN方式与GPRS网络相连。通信运营商为监控中心分配内部固定IP地址，由于APN专线可提供较高的带宽，当监控点的数量增加时，监控中心不用扩充容量也可满足需求。监控中心站与远程监控分站之间通过GPRS网络实现无线远程通信，实现了基于GPRS网络的远程监控。系统结构图如图1所示。

        3.2监控中心站硬件设计

        监控中心站包括的主要硬件设备为：一台作为监控中心站服务器的工业计算机、企业内部局域网(Intranet)、数据库服务器、显示器、打印机等外围设备。

        3.3远程监控分站硬件设计

        远程监控分站主要硬件包括单片机及其外围电路和GPRS 无线通信块WISMO2D。单片机采用美国TI公司生产的MSP430F149系列，根据系统需要设计了液晶显示、键盘功能、RS232通讯、A/D转换等几个功单元。其中A/D转换部分是完全由MSP430F149片内集成模块实现的。

        4.系统开发

        4.1系统软件设计

        系统中采用GPRS无线通信模块WISMO2D实现两者的数据通信，GPRS无线通信模块WISMO2D通过AT命令来进行控制，数据传输采用通过Internet 网络进行远程传输兼容短消息方式传输。AT命令，Microsoft VC++6.0高级编程语言和IAR公司的Workbench开发环境是系统软件设计的基础。

        4.2监控中心站软件设计

        监控中心站程序设计采用VC++ 6.0作为开发工具，其软件包括监测中心控制界面及初始化程序、数据包的收发程序，数据处理和保存程序。其中最重要的是监控中心服务器与GPRS无线通信模块WISMO2D之间的无线通信，它是实现数据包接收和发送的关键。VC++ 6.0提供了网络端口通信控件Winsock，能够方便的实现计算机网络端口的扫描和侦听。通过设置一个固定不被计算机占用的端口作为通信端口，然后不断的侦听这个端口的状态，一旦发现端口中有数据包接受，那么开始把数据放入数据缓冲区，然后接收，并且调用相关的中断处理程序处理相应的数据。其程序流程图如图2所示。

        4.3远程监控分站软件设计

        远程监控分站主要任务：通过A/D进行转换并处理外围传感器采集的数据;通过键盘按键触发发送实时数据给监控中心或管理人员;控制GPRS无线通信模块WISMO2D接收和发送数据包或者短消息。软件设计采用模块化编程，各功能模块以子模块形式出现，缩短了软件开发时间，易于程序修改和移植。

        5.结束语

        本文提出的基于GPRS技术的计算机远程监控系统综合运用了计算机技术、无线通信、图形处理、数据库、软件开发等多种技术，实现了基于GPRS无线通信技术的计算机远程监控管理系统。经过实际应用表明，系统运行稳定可靠，实现了预期的设计目标，具有较好的实用价值。