基于移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程監控方案設計

引言

　　進(jìn)入21 世紀，信息的地位日益重要，對信息的獲取和處理能力成為現代信息處理中的關(guān)鍵問(wèn)題。在人類(lèi)社會(huì )信息化的過(guò)程中，借助各種通信手段是實(shí)現信息交流的主要方式。各種需求使得移動(dòng)通信（尋呼、GSM／GPRS、CDMA）和Internet 迅速發(fā)展起來(lái)。當信息化達到一定程度后，遇到一個(gè)迫切的問(wèn)題是：如何將眾多分散的生產(chǎn)單元、信息單元納入統一信息化進(jìn)程，比如大型油田的油井控制、大型煤礦的礦井控制、水文監測點(diǎn)的控制等。

　　傳統的無(wú)線(xiàn)監控系統多采用電臺。但電臺的抗干擾性差、保密性差，不適合在城市使用。能利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)監控系統勢必具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢。目前，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳輸數據的方式主要有3 種：GSM 短消息、GPRS 和CDMA。

　　GSM 網(wǎng)絡(luò )用短消息來(lái)傳輸數據，由于短消息傳輸用的是信令信道，采用存儲轉發(fā)的方式，其缺點(diǎn)是數據傳輸速率低、具有延遲性且時(shí)間不定。GPRS 采用分組交換技術(shù)，按流量計費，能高效的傳輸數據和信令；GPRS 理論傳輸速率可達171.2 kb/s，實(shí)際傳輸速率大約在40 kb/s。CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò )提供分組形式的數據業(yè)務(wù)，CDMA 1X 理論傳輸速率可達300 kb/s，目前的實(shí)際傳輸速率大約為100 kb/s，可以用于Internet 連接、數據傳輸等應用。CDMA 1X 無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )以其覆蓋范圍廣、費用低、技術(shù)完善、安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，當之無(wú)愧地成為上述業(yè)務(wù)信息化中的重要資源。

　　本文將分別介紹遠程監控系統的系統組成以及基于MG815+無(wú)線(xiàn)模塊和ARM LPC2210 微控制器的遠程終端。

　　重點(diǎn)是遠程終端硬件和軟件的設計與實(shí)現。

　　1 系統組成

　　本系統利用CDMA 1X 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )完成數據的無(wú)線(xiàn)傳輸，免去了現場(chǎng)組網(wǎng)的初期建設費用以及日后的網(wǎng)絡(luò )維護費用。通過(guò)遠程終端，將采集到的現場(chǎng)數據以IP 包的形式發(fā)送到監控中心，在監控中心進(jìn)行數據處理、存儲，并提供相應的查詢(xún)、統計及報表功能。監控中心也可以通過(guò)向遠程終端發(fā)送IP 包，設定監控終端配置信息或控制命令，獲取遠程終端的實(shí)時(shí)數據。

　　本系統的突出特點(diǎn)是“按流量計費”，CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò )支持用戶(hù)的“一直在線(xiàn)”工作方式，在終端空閑時(shí)間采用休眠狀態(tài)，若需要傳送數據，則將終端喚醒開(kāi)始工作，這大大節省了費用；另外由于CDMA 采用了偽隨機序列 PN 進(jìn)行擴頻／解擴的擴頻通信技術(shù)，具有天然的保密性，其信息在空中信道上被截獲的概率幾乎為零，可以保證數據傳輸的安全性；另外由于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )較全面的覆蓋范圍，使系統的組網(wǎng)非常靈活，能夠滿(mǎn)足復雜、易變的條件。

　　系統組成包括遠程終端設備、CDMA 網(wǎng)絡(luò )和監控中心，原理框圖如圖1所示。

圖1 系統原理

　　2 遠程監控終端硬件設計

　　遠程監控終端硬件結構原理如圖2 所示。圖2 主要由嵌入式微控制器LPC2210，采集單元，顯示單元，存儲單元，通信模塊和電源單元構成。

圖2 遠程終端硬件結構

　　2.1 CDMA 模塊

　　CDMA模塊采用中興公司的MG815+模塊，MG815+ 是基于高通公司的6025 平臺的工業(yè)級CDMA 模塊，支持語(yǔ)音、數據、短信等功能?？捎迷?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/基于">基于CDMA 技術(shù)的車(chē)船載、無(wú)線(xiàn)終端、數據卡、數據傳輸、實(shí)時(shí)監控、實(shí)時(shí)圖像等領(lǐng)域。該模塊集射頻電路和基帶于一體，具有高通信質(zhì)量、高效頻譜利用率、高抗干擾、高保密性、低輻射等特點(diǎn)，并且向用戶(hù)提供標準的AT 指令接口，因此用戶(hù)可以很方便的通過(guò)ARM嵌入式處理器的串口與MG815+模塊連接，并直接使用AT 指令就可方便地實(shí)現數據的傳輸以及模塊的設置。MG815+模塊通過(guò)一個(gè)40PIN，一個(gè)10 PIN 連接器提供外部連接。