帶以太網接口的GSM無線數據傳輸系統設計與實現

摘要：較為全面地介紹了當前遠程監控系統的應用現狀，并對現有傳輸系統的特點進行了分析和研究。在此基礎上，提出了適用于遠程監控系統的、基于GSM的無線數據傳輸系統的總體架構及設計方案，詳細介紹了帶有以太網接口的、基于GSM的無線數據傳輸系統的硬件電路與軟件設計與實現方法。該系統適用于各種遠程監測監控系統，對提高遠程監控的數據傳輸效率和降低監控系統的運營成本具有重要意義。
關鍵詞：遠程監控系統；無線數據傳輸；總體方案設計；以太網；http://www.104case.com/article/153671.htm

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0 引言
隨著計算機與自動化技術的發展，各種控制系統在現代化的生產和生活中得到了廣泛的應用。由于這些控制系統總是長時間不間斷地運轉，對系統工作狀態進行實時監視和控制是保障系統穩定運行的重要手段。對于遠距離的控制系統而言，同樣必須實現從被控制對象獲取所需監控信息，并在對所獲信息進行數據分析和處理后對被控制系統發出控制命令。因此，目前遠距離數據傳輸系統是各種遠程監控系統中主要的組成部分之一。

1 綜合監控系統總體架構
目前的遠程監控系統一般很難滿足需求，為此，結合基于工業以太網和GSM無線網絡的監控系統的優點，本文提出了一種新的綜合監控系統的組成方案，其系統結構示意圖如圖1所示。

隨著Internet網絡和GSM網絡逐步覆蓋全國，本系統方案可充分將兩個公用網絡結合，這一方面可以利用GSM網絡向分布在控制現場的各個子節點發送控制命令，同時可接收來自各子節點所采集到的數據；另一方面，利用以太網接口還可實現與控制中心的計算機或顯示屏的通信。這樣，在達到對異地設備監視和控制的同時，可以將采集到的數據傳送到控制中心的多臺計算機或設備，從而實現對控制系統和管理系統的連接，有效解決信息采集、信息分析、信息處理、信息存儲、信息輸出的集成化系統互聯問題。
按照綜合監控系統結構示意圖，遠程監控系統大都由控制中心、監測中心節點和遠程監測終端三部分組成。
1．1 GSM無線通信控制終端
GSM無線通信終端的通用體系結構如圖2所示。它的位置在系統被測對象的控制現場，作用是對測試現場進行數據采集，再由控制中心分析處理后，根據SMS協議來編碼，最后通過GSM網絡發送到無線通信的中心節點；同時還負責接收無線通信中心節點的指令，然后由檢測到再控制，最后形成一個閉環回路。

1．2 GSM無線通信中心節點
GSM無線通信中心節點的通用體系結構如圖3所示。它是整個測控系統的關鍵，它的位置在通信終端和控制中心之間，是數據和命令傳輸的中轉站。其主要作用是接收來自于通信終端的現場數據，經分析后保存在E2PROM中，同時接收控制中心各主控計算機的采集數據命令；并從以太網接口接收主控計算機的指令傳遞給通信終端，以對相應的監測設備進行控制。
1．3 控制中心
控制中心的主要體系結構如圖4所示。它位于系統的最上面。主控計算機、顯示設備通過以太網交換機連接在一起組成局域網，對通信中心節點所采集到的數據實現共享。它的作用是負責接收現場采集到的數據，保存到數據庫中，經過對數據的分析做出相應的決策，并由通信中心節點向通信終端發送控制指令，同時通過大屏幕顯示器輸出，以便實時顯示被測對象的運行情況。

2 基于GSM的無線數據傳輸系統的方案設計
整個無線數據傳輸系統的核心是微處理器、GSM模塊、以太網模塊，本方案輔以相應的輸入輸出模塊即可完成，而且模塊清楚、任務調度簡單、數據處理量小、對實時陛要求不高，所以，本系統選擇微控制器+控制系統軟件的架構來完成。
2．1 系統硬件結構設計
本系統的硬件詳細結構框圖如圖5所示。下面逐一分析各部分的特點以及選型方法。