基于GPRS的网络监控系统的研究

基于GPRS的网络监控系统的研究

王磊

身份证号：32092419770508****

引言

基于GPRS的数据采集远程监控系统是水下安保系统的重要组成部分,通过GPRS无线通讯技术将安保浮标数据发送到远程网络监控计算机中,实现远程监控.该系统在我国大型海上运动项目中得到了使用,对近岸海域的安保起到了重要作用,实践证明系统稳定可靠,具有很强的实用性.

1GPRS技术

1.1GPRS技术概述

GPRS是在GSM基础之上发展起来的数据传输网络，与普通的无线通讯网络的集成方式不同，GPRS充分利用了公共移动的通讯网络和互联网来促进自身的数据传输。用GPRS进行数据收集不需要为了监测设备而专门改造已在运行中的环境，为无线通讯网省去了建设专用网络的成本。并且按流量计费的方式也较其他的收费方式更为经济，特别适合频繁的小流量数据的传输。

1.2GPRS的特点

GPRS网络在运行中具备许多优点，首先其覆盖范围广，在任何的地点都可以收到通讯的信号。其次是数据传输快，因为通过GPRS网络传输的数据大都为小型的数据，因此，数据的传输速度很快。再次是通信质量高，GPRS通信网络可以持续在线，实时传递数据并且费用低。通过与互联网相连接，也可以很好满足某些专业的需要，即使是在特别恶劣的环境中GPRS通信网络都可以很好地运转。因此，GPRS网络具有许多其他通讯网络所不具备的优点，是一种值得推广的通信技术。

2GPRS的网络监控系统设计

2.1磁保持继电器

根据系统需求，选择一个可以控制强电的继电器，同时还要保证整个系统的低功耗，综合考虑，选择了磁保持继电器。磁保持继电器为脉冲控制继电器，通断操作信号为脉冲信号。磁保持继电器分为单线圈和双线圈2种类型。单线圈磁保持继电器的控制管脚有2个，在管脚上通一次脉冲可以打开继电器，反向通一次脉冲关闭继电器。而双线圈类型则是有3个管脚，其中一个管脚接地，另外两个通相同极性的脉冲即可完成继电器的通断。相较而言，选择双线圈的磁保持继电器在电路实现上更为简单便捷。本系统选择了HFE22双线圈磁保持继电器。HFE22双线圈磁保持继电器的线圈电压为5V，最大切换电流为100A，最大切换电压为440V交流电，其额定脉冲宽度为50ms，额定动作时间小于20ms。经过测试，其脉冲宽度可以达到10ms，响应时间小于20ms，性能相对较好，非常适合电力控制的系统要求。而在驱动电路方面，由于MCU的IO口输出管脚电流偏小，不足以驱动HFE22双线圈磁保持继电器，因此需要在IO口外部接驱动电路，本系统使用一个三极管做驱动开关即可。

2.2GPRS通讯及电子控制部分

GPRS通讯及电子控制部分起着承上启下的重要作用,负责连接远程监控中心,上传警戒信息数据和终端的工作状态信息,下传远程控制中心的各种指令和执行指令.图2是该部分的内部结构框图,属于双串口的单片机系统.微处理器选用W77LE516,W77LE516是一款具有64KFLASH和双UART的51系列单片机,可以使用低电压供电,UART0与GPRS通讯模块连接,UART1通过RS422驱动芯片实现与声纳探测仪的通讯.GC864-DUAL是一款性能优良的、低功耗、高可靠性的GSM/GPRS通讯模块,内部集成了TCP/IP协议栈,是移动数据设备的理想移动平台.主要的功能部分包括系统监控电路,信号灯(即浮标灯)控制电路,电子舱控制电路,RS422驱动电路和GPRS通讯模块.系统监控电路起着看门狗复位功能和工作环境温度探测功能;信号灯控制电路能够根据指令控制信号灯的点亮、关闭和闪烁,指示不同的工作状态.电子舱控制电路是用来控制水下安保声纳探测仪的启停.一次通讯的过程是这样的,首先微处理器对GPRS模块进行参数配置及进行拨号操作,将设备与远程监控中心固定IP映射端口的监控PC取得连接,微处理器实时监听UART端口,当收到探测仪的数据发送请求时,根据约定的通讯协议接收探测仪的数据,并且将数据转换为相应的数据包格式,再交由GPRS通讯模块封装成IP包发送给GPRS网络,远程计算机能获得信息,并根据协议剥离出数据及指令等信息,监控PC根据协议,通过地址来识别各个数据采集终端的数据来源,从而获知监控点的信息,反之,当监控PC对数据采集终端下达指令时,在监控PC已与远程数据采集终端建立联系的情况下,通讯的过程与之相反。

2.3监控中心部分的设计

监控中心子系统由信号分析处理软件和PC服务器组成,属于计算机网络中的内网计算机,在与外网连接设备中进行相应的端口映射配置,这样具有无线IP的终端设备便可以与监控中心PC服务器建立联系。

2.4低能耗的终端设计

通讯的信息控制终端是使用电池进行供电的，为了维持远程终端的持续运行，需要消耗大量的电力。因此针对这一现象，应进一步降低电源的能耗，选用低电压的电子芯片使电路中的所有设备都进入低能耗的工作模式中。

2.5服务器软件设计

首先要给服务器配置公网IP地址以及网络端口号，否则GPＲS设备无法与服务器建立连接。本系统采用B/S(Browser/Server)结构，通过网页方式进行管理控制，兼容性更好，对计算机配置要求较低，适用于当前的系统需求。其主要的工作原理如图1。数据库用来存放需要管理的所有设备终端的相关信息，包含了设备ID、设备IP、端口号、当前设备状态等信息，其数据结构。Web端主要通过定时访问数据库显示联网设备的相关信息，包括设备是否在线，开关通断情况。另外，Web端提供了一个控制按钮，用来控制继电器的通断。按动按钮就会将控制数据写进数据库，然后通过后台的数据处理完成控制指令的发送。数据处理端直接监听服务器提供的端口号，该端口收到数据时，按照制定好的协议解析数据，并按照数据库的数据结构将相对应的数据写进数据库。而当Web端的控制按钮被操作时，Web端会给数据处理端发送一个事件提醒，告知数据处理程序需要访问数据库。这时，数据处理程序会通过比对数据库的currentstate和setstate来判断是否需要发送控制指令给终端设备，如果currentstate和setstate的状态不一致，就需要按照协议规定封装数据包，然后发送给相对应的设备终端，继而控制继电器的通断。

结语

综上所述，基于GPRS的远程网络监控系统在促进数据信息传递方面产生的作用不可小觑，在今天的远程数据收集和监控技术不断发展的背景下，GPRS通信网络将会得到更好的应用，并最终促进国家通信网络的发展。

参考文献

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