基于GSM技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

引言

為了消除GSM公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)，延伸覆蓋范圍，需要在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)或話務(wù)較少的地方設(shè)置直放站。然而直放站經(jīng)常出現(xiàn)交流電源系統(tǒng)不穩(wěn)定、溫度變化影響直放站正常工作、電子器件參數(shù)變化影響放大器放大倍數(shù)等問題 [1]。上述問題的出現(xiàn)會(huì)影響GSM公網(wǎng)的覆蓋面積，使部分用戶通訊中斷或無法使用。但是受這些地區(qū)交通、通訊等的局限，直放站的維修變的很困難。為了解決這些問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了該監(jiān)控系統(tǒng)，它將告警信息通過手機(jī)短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)了直放站的遙控，即遠(yuǎn)程控制電源的通斷；遙測(cè)，遠(yuǎn)程測(cè)量各種開關(guān)量；遙調(diào)，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)功率放大器的增益；遙訊，遠(yuǎn)程查詢采集各種模擬量。

1系統(tǒng)方案l

根據(jù)系統(tǒng)要求，為實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙調(diào)和遙訊，該監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：實(shí)時(shí)監(jiān)控直放站交流電源的變化，若超過270伏，必須自動(dòng)切斷動(dòng)力電源；實(shí)時(shí)監(jiān)控直放站當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓?dāng)溫度超過上限值時(shí)啟動(dòng)排風(fēng)裝置。當(dāng)溫度低過下限值時(shí)啟動(dòng)加溫裝置；實(shí)時(shí)監(jiān)控各種放大器的工作狀態(tài)，包含：功率上行放大器，功率下行放大器，低噪聲功率上行放大器，低噪聲功率下行放大器，微波功率放大器。當(dāng)各放大器參數(shù)變化偏離正常范圍后，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)。

根據(jù)需求分析，對(duì)該監(jiān)控系統(tǒng)作如下方案：首先，在直放站機(jī)箱內(nèi)安放控制終端，主要作用是采集所有的模擬量和開關(guān)量，同時(shí)可以控制交流電源的切換和調(diào)節(jié)各種放大器的放大倍數(shù)。其次，設(shè)置主控中心,主要作用是接收所有直放站控制終端上傳的數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)下傳控制命令到各終端，控制命令有數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置和遠(yuǎn)程控制等。再次，主控中心與控制終端的數(shù)據(jù)通訊利用公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)?？刹捎命c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接數(shù)據(jù)通訊，也可采用移動(dòng)通訊的短信息SMS（Short Message Service）兩種方式。直接數(shù)據(jù)通訊方式實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳送速度快，但其通訊成本高。SMS方式則是首先將信息發(fā)送到短信息中心，然后再由短信中心排隊(duì)依次發(fā)送到各自目標(biāo)地。所以該方式實(shí)時(shí)性差，通訊連通速度慢。但短消息方式成本最低，不存在占用信道的問題[2]。從本題目實(shí)際情況看，實(shí)時(shí)性和速度的要求并不很高，因此，選擇SMS方式作為控制終端與主控中心的通訊方式完全可行。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

該系統(tǒng)由直放站監(jiān)控部分、手機(jī)模塊、手機(jī)終端和集中監(jiān)控中心四部分組成。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。集中監(jiān)控中心通過通道1發(fā)送命令，首先通過TC35T發(fā)送設(shè)置命令，初始化直放站，設(shè)置需要采集的模擬量和開關(guān)量，設(shè)置系統(tǒng)的密碼，設(shè)置維修人員的手機(jī)號(hào)碼；然后發(fā)送采集命令，采集各種數(shù)據(jù)量。采集完數(shù)據(jù)量后，經(jīng)下位機(jī)的處理，通過通道2以短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心，中心將數(shù)據(jù)整理存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果直放站出現(xiàn)了故障，直接通過TC35模塊發(fā)送故障信息到維修人員手機(jī)上，同時(shí)監(jiān)控中心接收發(fā)自直放站的告警信息，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，如判定告警地點(diǎn)、告警類型及相應(yīng)的原因、及時(shí)通知值班和相關(guān)維護(hù)管理人員、對(duì)告警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析、設(shè)置告警監(jiān)控模塊配置信息等。當(dāng)故障排除后，下位機(jī)同樣發(fā)送短消息到監(jiān)控中心，通知中心故障排除，可以正常采集數(shù)據(jù)了。每個(gè)直放站都對(duì)應(yīng)有維修人員。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)、TC35接口電路設(shè)計(jì)、遙調(diào)電路設(shè)計(jì)、看門狗電路及溫度傳感器電路設(shè)計(jì)等。

3.1 數(shù)據(jù)采集電路

該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集分為模擬量采集和開關(guān)量采集,電路如圖2所示。其中模擬量共采集8路，分別為：直放站功率放大器上行下限檢測(cè)量IN0，直放站功率放大器下行下限檢測(cè)量IN1，直放站低噪放大器上行下限檢測(cè)量IN2，直放站低噪放大器下行下限檢測(cè)量IN3，直放站微波功率放大器下限檢測(cè)量IN4，直放站交流輸入電壓上限檢測(cè)量IN5，直放站交流輸入電壓下限檢測(cè)量IN6，溫度檢測(cè)量IN7。模擬量采集后送A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本文采用的是TLC2543串行A/D。開關(guān)量也檢測(cè)8路，分別為：220V交流電壓檢測(cè)，門禁檢測(cè)，光端機(jī)發(fā)無光檢測(cè)，光端機(jī)收無光檢測(cè)，光端機(jī)+12V直流電壓檢測(cè)，直放站-48V直流電壓檢測(cè)，直放站+24V直流電壓檢測(cè)，直放站+12V直流電壓檢測(cè)。開關(guān)量的檢測(cè)通過光電隔離后送入單片機(jī)。

3.2 TC35接口電路設(shè)計(jì)