基于移动无线网络的远程监控方案设计介绍

　　引言
　　进入21世纪，信息的地位日益重要，对信息的获取和处理能力成为现代信息处理中的关键问题。在人类社会信息化的过程中，借助各种通信手段是实现信息交流的主要方式。各种需求使得移动通信（寻呼、GSMGPRS、CDMA）和Internet迅速发展起来。当信息化达到一定程度后，遇到一个迫切的问题是：如何将众多分散的生产单元、信息单元纳入统一信息化进程，比如大型油田的油井控制、大型煤矿的矿井控制、水文监测点的控制等。
　　传统的无线监控系统多采用电台。但电台的抗干扰性差、保密性差，不适合在城市使用。能利用无线移动网络的无线监控系统势必具有无可比拟的优势。目前，移动无线传输数据的方式主要有3种：GSM短消息、GPRS和CDMA。
　　GSM网络用短消息来传输数据，由于短消息传输用的是信令信道，采用存储转发的方式，其缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。GPRS采用分组交换技术，按流量计费，能高效的传输数据和信令；GPRS理论传输速率可达171。2kbs，实际传输速率大约在40kbs。CDMA1X网络提供分组形式的数据业务，CDMA1X理论传输速率可达300kbs，目前的实际传输速率大约为100kbs，可以用于Internet连接、数据传输等应用。CDMA1X无线数据网络以其覆盖范围广、费用低、技术完善、安全可靠性高等优点，当之无愧地成为上述业务信息化中的重要资源。
　　本文将分别介绍远程监控系统的系统组成以及基于MG815无线模块和ARMLPC2210微控制器的远程终端。
　　重点是远程终端硬件和软件的设计与实现。
　　1系统组成
　　本系统利用CDMA1X移动通信网络完成数据的无线传输，免去了现场组网的初期建设费用以及日后的网络维护费用。通过远程终端，将采集到的现场数据以IP包的形式发送到监控中心，在监控中心进行数据处理、存储，并提供相应的查询、统计及报表功能。监控中心也可以通过向远程终端发送IP包，设定监控终端配置信息或控制命令，获取远程终端的实时数据。
　　本系统的突出特点是ldquo；按流量计费rdquo；，CDMA1X网络支持用户的ldquo；一直在线rdquo；工作方式，在终端空闲时间采用休眠状态，若需要传送数据，则将终端唤醒开始工作，这大大节省了费用；另外由于CDMA采用了伪随机序列PN进行扩频解扩的扩频通信技术，具有天然的保密性，其信息在空中信道上被截获的概率几乎为零，可以保证数据传输的安全性；另外由于移动通信网络较全面的覆盖范围，使系统的组网非常灵活，能够满足复杂、易变的条件。
　　系统组成包括远程终端设备、CDMA网络和监控中心。
　　2远程监控终端硬件设计
　　远程监控终端硬件结构原理如图2所示。图2主要由嵌入式微控制器LPC2210，采集单元，显示单元，存储单元，通信模块和电源单元构成。
　　2。1CDMA模块
　　CDMA模块采用中兴公司的MG815模块，MG815是基于高通公司的6025平台的工业级CDMA模块，支持语音、数据、短信等功能。可用在基于CDMA技术的车船载、无线终端、数据卡、数据传输、实时监控、实时图像等领域。该模块集射频电路和基带于一体，具有高通信质量、高效频谱利用率、高抗干扰、高保密性、低辐射等特点，并且向用户提供标准的AT指令接口，因此用户可以很方便的通过ARM嵌入式处理器的串口与MG815模块连接，并直接使用AT指令就可方便地实现数据的传输以及模块的设置。MG815模块通过一个40PIN，一个10PIN连接器提供外部连接。
　　2。2主控芯片
　　主控芯片采用飞利浦公司的LPC2210，这是一片支持实时仿真和嵌入式跟踪的1632位ARM7TDMISCPU的微控制器。工作电压为3。3V，内核工作电压仅为1。8V；内置PLL锁相环可以设置CPU工作频率达60MHz；双UART口，提供数据的异步串行发送和接收；由于LPC22l0的144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断，使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和POS机；通过配置总线LPC2210最多可提供76个GP10；可以外扩SRAM和Flash，很方便移植嵌入式mu；COSII操作系统。
　　本系统中，上电复位后首先要对LPC2210的工作频率和串口进行设置，然后通过AT指令初始化MG815无线模块，使之附着在CDMA网络上，通过拨号过程建立PPP连接，获得网络运营商ISP动态分配给无线模块的IP地址，并与服务器固定IP之间建立Socket链接。一旦该链接成功，就可以进行数据的传输了。
　　3远程终端软件设计
　　首先在LPC2210中移植嵌入式操作系统mu；COSII，通过它提供的应用接口函数。可以使人们不去关心硬件的一些工作细节，也使应用程序的开发在一个友好的平台上进行，从而能更有效地组织作业及其工作，提高了应用程序的开发效率，也使系统高效地运行；mu；COSII下的软件设计以及与硬件的关系示意图如图3所示。
　　3。1程序设计
　　主程序主要包括：操作系统初始化、建立两个任务、开始多任务，第一个任务是数据的发送，第二个任务是数据的接收和处理，并且设定第一个任务的优先级高于第二个任务，但第一个任务运行就挂起，让第二个任务运行，用定时器控制什么时候发送，这个时候才运行发送任务。6025模块内置TCPIP协议栈，用户只需按照MG815模块AT指令说明书中数据传输相关的AT指令建立同CDMA网络的连接，获得网络运营商ISP动态分配给无线模块的IP地址，并与服务器固定IP之间建立Socket链接。链接成功后，就可以进行数据的发送、接收和处理了。主程序、发送数据程序和数据接收、处理程序的流程图如图4所示。
　　4监控中心设计
　　监控中心配置一台高性能微机，同时申请一个真实IP地址。监控中心从ISP运营商申请专线接入，监控中心分配有真实IP，远程终端将现场设备的数据信息采集并以IP包的形式直接发给监控中心，监控中心将远程终端传来的IP包处理后，获得相应数据存入数据库。数据库主要负责存储、管理并维护发送来的数据，提供对数据的查询、添加、删除等多项服务，并在必要时可将数据进行报表打印。
　　5结语
　　本系统用ADS1。2开发环境进行监控终端程序的设计和调试，通过串口控制MG815模块，实现了远程监控数据的计算机通信，经多次现场测试表明，本系统通信数据稳定可靠，效果良好。可以用于有大量数据传输而有线传输又不能满足需求的场合，如油井监测、水文监测，等等。由于LPC2210硬件可扩展资源丰富，且远程终端软件基于嵌入式实时操作系统mu；COSII之上，本设计具有很大的灵活性，能够快速适应各种具体场合。