基于移動無線網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控方案設(shè)計

引言

　　進入21 世紀，信息的地位日益重要，對信息的獲取和處理能力成為現(xiàn)代信息處理中的關(guān)鍵問題。在人類社會信息化的過程中，借助各種通信手段是實現(xiàn)信息交流的主要方式。各種需求使得移動通信（尋呼、GSM／GPRS、CDMA）和Internet 迅速發(fā)展起來。當信息化達到一定程度后，遇到一個迫切的問題是：如何將眾多分散的生產(chǎn)單元、信息單元納入統(tǒng)一信息化進程，比如大型油田的油井控制、大型煤礦的礦井控制、水文監(jiān)測點的控制等。

　　傳統(tǒng)的無線監(jiān)控系統(tǒng)多采用電臺。但電臺的抗干擾性差、保密性差，不適合在城市使用。能利用無線移動網(wǎng)絡(luò)的無線監(jiān)控系統(tǒng)勢必具有無可比擬的優(yōu)勢。目前，移動無線傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有3 種：GSM 短消息、GPRS 和CDMA。

　　GSM 網(wǎng)絡(luò)用短消息來傳輸數(shù)據(jù)，由于短消息傳輸用的是信令信道，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，其缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率低、具有延遲性且時間不定。GPRS 采用分組交換技術(shù)，按流量計費，能高效的傳輸數(shù)據(jù)和信令；GPRS 理論傳輸速率可達171.2 kb/s，實際傳輸速率大約在40 kb/s。CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò)提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，CDMA 1X 理論傳輸速率可達300 kb/s，目前的實際傳輸速率大約為100 kb/s，可以用于Internet 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。CDMA 1X 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以其覆蓋范圍廣、費用低、技術(shù)完善、安全可靠性高等優(yōu)點，當之無愧地成為上述業(yè)務(wù)信息化中的重要資源。

　　本文將分別介紹遠程監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成以及基于MG815+無線模塊和ARM LPC2210 微控制器的遠程終端。

　　重點是遠程終端硬件和軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。

　　1 系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)利用CDMA 1X 移動通信網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的無線傳輸，免去了現(xiàn)場組網(wǎng)的初期建設(shè)費用以及日后的網(wǎng)絡(luò)維護費用。通過遠程終端，將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)以IP 包的形式發(fā)送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)處理、存儲，并提供相應(yīng)的查詢、統(tǒng)計及報表功能。監(jiān)控中心也可以通過向遠程終端發(fā)送IP 包，設(shè)定監(jiān)控終端配置信息或控制命令，獲取遠程終端的實時數(shù)據(jù)。

　　本系統(tǒng)的突出特點是“按流量計費”，CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò)支持用戶的“一直在線”工作方式，在終端空閑時間采用休眠狀態(tài)，若需要傳送數(shù)據(jù)，則將終端喚醒開始工作，這大大節(jié)省了費用；另外由于CDMA 采用了偽隨機序列 PN 進行擴頻／解擴的擴頻通信技術(shù)，具有天然的保密性，其信息在空中信道上被截獲的概率幾乎為零，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；另外由于移動通信網(wǎng)絡(luò)較全面的覆蓋范圍，使系統(tǒng)的組網(wǎng)非常靈活，能夠滿足復(fù)雜、易變的條件。

　　系統(tǒng)組成包括遠程終端設(shè)備、CDMA 網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心，原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理

　　2 遠程監(jiān)控終端硬件設(shè)計

　　遠程監(jiān)控終端硬件結(jié)構(gòu)原理如圖2 所示。圖2 主要由嵌入式微控制器LPC2210，采集單元，顯示單元，存儲單元，通信模塊和電源單元構(gòu)成。

圖2 遠程終端硬件結(jié)構(gòu)

　　2.1 CDMA 模塊

　　CDMA模塊采用中興公司的MG815+模塊，MG815+ 是基于高通公司的6025 平臺的工業(yè)級CDMA 模塊，支持語音、數(shù)據(jù)、短信等功能?？捎迷?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/基于">基于CDMA 技術(shù)的車船載、無線終端、數(shù)據(jù)卡、數(shù)據(jù)傳輸、實時監(jiān)控、實時圖像等領(lǐng)域。該模塊集射頻電路和基帶于一體，具有高通信質(zhì)量、高效頻譜利用率、高抗干擾、高保密性、低輻射等特點，并且向用戶提供標準的AT 指令接口，因此用戶可以很方便的通過ARM嵌入式處理器的串口與MG815+模塊連接，并直接使用AT 指令就可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸以及模塊的設(shè)置。MG815+模塊通過一個40PIN，一個10 PIN 連接器提供外部連接。