基于GSM通信的SZF型波浪浮標接收系統

摘要：SZF型波浪浮標是一種能自動(dòng)、定點(diǎn)、定時(shí)(或連續)地時(shí)波浪水文要素進(jìn)行測量的小型浮標自動(dòng)測量系統。原本的SZF型波浪浮標系統的監測數據是通過(guò)岸站接收機進(jìn)行數據接收。接收機可以符合野外接收需要，但為了能滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要，該文采用PC機接收，并編寫(xiě)友好的人機接收界面，實(shí)現數據的接收和使用。上位機接收系統使用VC++開(kāi)發(fā)，具備數據采集、實(shí)時(shí)顯示、數據存儲、數據查詢(xún)功能。通過(guò)多次的試驗檢測和拷機測試，通信狀況良好，能滿(mǎn)足數據接收要求，提高了數據監測效率。該系統的開(kāi)發(fā)大大地降低了海洋監測過(guò)程中的實(shí)時(shí)監測和后續數據處理的難度，可作為SZF型波浪浮標的配套軟件進(jìn)行推廣。
關(guān)鍵詞：SZF型波浪浮標；GSM通信；VC++；接收系統

波浪是海洋監測中的重要監測參數。SZF型波浪浮標通過(guò)GSM通信將監測的海浪參數上傳到岸站接收系統，通過(guò)上位機軟件進(jìn)行數據的存儲、顯示、二次處理來(lái)進(jìn)行預定海域的海浪參數監測。本文正是基于Microsoft Visual C++強大的可視化編程環(huán)境來(lái)開(kāi)發(fā)接收系統，完成友好的人機交互操作界面。

1 SZF型波浪浮標簡(jiǎn)介
SZF型波浪浮標是國家863計劃海洋監測技術(shù)成果標準化定型產(chǎn)品，自定型以來(lái)已在我國海洋臺站、海洋工程、海洋調查等領(lǐng)域應用。
SZF型波浪浮標采用重力加速度原理進(jìn)行波浪測量，當波浪浮標隨波面變化作升沉運動(dòng)時(shí)，安裝在浮標內的垂直加速度計輸出一個(gè)反映波面升沉運動(dòng)加速度的變化信號，對該信號做二次積分處理后，即可得到對應于波面升沉運動(dòng)高度變化的電壓信號，將該信號做模／數轉換和計算處理后可以得到波高的各種特征值及其對應的波周期。利用波高傾斜一體化傳感器、方位傳感器除可以測得波高的各種特征值和對應的波周期外，還可以測得浮標隨波面縱傾、橫傾和浮標方位的三組參數，通過(guò)計算處理，得到波浪的傳播方向。浮標測得的波浪各特征值，由浮標上的通信機實(shí)現測量數據的發(fā)送傳遞，并對測量數據進(jìn)行存貯。
原本的數據接收處理機外型為一臺式機箱，尺寸不大于400 mm×400 mm×160 mm，重量不大于15 kg。起著(zhù)接收、處理浮標發(fā)送數據的作用。其中安裝了數據處理和控制板、數據接收機、接收天線(xiàn)、微型打印機和數據存儲器。另外具備與計算機通信的RS 232接口，可將數據實(shí)時(shí)傳送給計算機。由于體積小重量輕攜帶方便，可以適合野外等場(chǎng)合作業(yè)。但在岸站接收數據的情況下，需要配備一臺PC機以進(jìn)行上傳數據給上一級數據中心。在此基礎上，使用PC機來(lái)進(jìn)行數據接收，就可以實(shí)現數據接收和上傳兩種功能，節省了不必要的開(kāi)支。

2 GSM通信接口設計
GSM是全球性標準的蜂窩無(wú)線(xiàn)電通信系統，具有防盜拷能力佳、網(wǎng)絡(luò )容量大、手機號碼資源豐富、穩定性強不易受干擾、信息靈敏等特點(diǎn)。適合作為近海海域通信系統媒介。
SZF型波浪浮標通過(guò)GSM模塊來(lái)進(jìn)行數據通信。數據以短信形式發(fā)送至短信中心，短信中心再轉發(fā)給岸站接收模塊。由于網(wǎng)絡(luò )原因，網(wǎng)絡(luò )中心短信可能出現延發(fā)現象，接收模塊可能同時(shí)接收到多包數據，數據包中數據信息包含浮標處理器時(shí)鐘的發(fā)送時(shí)間，這樣接收包中解析數據不會(huì )造成數據的混亂。
本文采用的GSM模塊接口為五芯TTL電平，上位機接口為RS 232接口，在模塊和上位機之間使用電平轉換線(xiàn)連接以適應上位機的接口電平。接口設計如圖1，圖2所示。電源使用10 V直流電源。