基于GPRS的远程监控系统设计

基于GPRS的远程监控系统设计

⽅经理：

你好！⽤户⾸先要的是技术性⽅案，包括视频图⽚⼤⼩，传输⽅式（GPRS），传送时间及故障处理（如发送失败如何处理

等），图像的清晰度，设备⼯作模式（如⽩天的⼯作模式和夜晚的⼯作模式）；报警的告知（如哪个基站发⽣报警需要短信提

⽰，或在后端有相应的声⾳提醒）；整个系统不需要⼤量存储，只要⼀台监控主机及相应的管理软件。要求能够对所拍内容进

⾏分时记录并⽅便调取；⽤⼾需求如下：

⽅案的可⾏性说明；依据及指导思想；

技术原理：详细描述技术⼯作原理，及流程结构，运⾏⽰意图；功能特点及技术指标；运⾏框架；

整个系统的功能描述，还包括哪些额外的东西；

以上需求请尽快设计⽅案，我们答应客户下周四（四⽉⼀⽇）再去拜访；

谢谢！！

基于GPRS的远程报警视频监控系统设计

1 引⾔

⽬前，对于移动基站多个分散点进⾏监控主要采⽤⼈⼯巡逻的⽅式，这种⽅式存在实时性差、成本⾼、⽆法对环境恶劣的地区

的基站进⾏监控等缺点。随着internet与移动通信技术的发展，这种传统的监控⽅案已⽆法满⾜应⽤要求，亟待开发⼀种实时

性好、可靠性⾼、价低易⽤的⽆线远程监控系统。GPRS能够很好地解决上述问题。GPRS是在充分利⽤现有GSM⽹络的基础

上，通过添加GG SN和SGSN实现数据的分组传输，从⽽将移动通信与Internet⽹络联系起来，是⽬前⽆线数据传输应⽤最⼴

泛的⽹络。

2 系统硬件组成

移动基站监控模块的硬件结构框图如图1所⽰，系统由远程监控模块和监控中⼼PC机组成，它们通过GPRS⽹络进⾏通信。远

程监控节点由ARM模块、GPR S模块和传感器模块组成。其中，GPRS模块主要⽤于数据的发送、接收以及短消息的接

收;ARM模块完成传感器数据的编码和TCP/IP封装，控制GPRS模块将数据发送到监控中⼼，并接收和执⾏监控中⼼发送的控

制命令;监控中⼼为通过以太⽹卡连⼈Internet中的⼀台具有固定IP的计算机，采⽤http://www.doczj.com/doc/7225302be45c3b3567ec8ba9.html开发⼯具调⽤Winsock控件编写监控软件，⽤于接收、处理和显

⽰各个监控点发送的数据，并对监控点发送控制命令。

其中，GPRS模块是⽆线数据传输的核⼼部分，本⽂采⽤西门⼦公司的MC3 9i，它提供⼀个标准的RS232接⼝⽤于与外部应

⽤系统连接。

3系统软件设计

3.1基于FreeRTOS的系统任务设计

根据嵌⼊式实时操作系统模块化设计理念，将系统软件设计划分为主控任务MainTask()、与⽹络连接任务GPRSConctTask()、数据传输任务xDataTrsmtTas k()、短消息处理任务xSMSProc-Task()和传感器任务xSensorStatTask()。

任务

之间采⽤信号量、队列和邮箱等进⾏通信，其关系如图2所⽰，其中MC39iSeri alDrv()为串⼝驱动程序。

MC39iSerialDrv()为串⼝驱动函数，它负责将发送队列xQSendToMC39i⾥⾯的数据发送给与MC39i相连接的串⼝。接收到数

据后，将MC39i串⼝接收到的数据发送到接收队列xQRecdFrom-MC39i中，数据的接收和发送是通过中断服务⼦程序完成

的。

GPRSConctTask()实现MC39i模块与GPRS⽹络的连接，是远程数据传输的基础和关键。

3.2基于状态机设计GPRS连接任务

由于⽹络和信号强弱等原因，可能导致节点与GPRS⽹络连接的失败。本⽂采⽤基于状态机的结构设计⽅法对各个阶段产⽣的

错误进⾏处理，保障模块与G PRS⽹络建⽴可靠连接。程序状态机如图3所⽰。

3.3基于uIP协议栈的传输层软件设计

利⽤GPRS模块进⾏数据传输时，数据格式须符合互连⽹络的TCP/IP协议标准。xDataTrsmtTask()任务完成传输层和⽹络层

处理。根据系统状态(UDP或TC P态)，传输层处理⽅式不同。TCP提供可靠的数据传输⽅式，其应⽤层协议也⽐较多，被⼴泛应⽤于⽹络通信领域。由于TCP的协议头以及数据传输控制

⽐较复杂，数据的传输效率较低，因⽽越来越多的实时⼩数据量的应⽤，更倾向于使⽤基于UDP的数据传输协议。

3.3.1基于uIP的TCP数据传输⽅式的实现

本⽂基于uIP TCP/IP协议栈实现TCP数据传输⽅式。uIP是由AdamDunkels 编写的源代码免费开放的微型TCP/IP协议栈，传

输层协议实现了UDP和TCP，链路层PPP协议可以作为uIP下⾯的设备驱动来实现，uIP系统底层和应⽤程序之间的关系如图4

所⽰。应⽤程序必须提供⼀个回应函数给uIP，数据传输任务周期性调⽤UIP_AP-PCALL()函数处理事件的发⽣。

进⾏TCP数据传输之前，⾸先通过调⽤uIP协议栈提供的uip_connect()函数与监控中⼼的监控软件建⽴⼀个TCP连接，TCP连

接的三次握⼿均由uIP协议栈的uip_process()函数完成。

默认情况下，uIP协议栈的发送和接收共⽤⼀个缓冲区，当uIP处理缓冲区内数据时，必须关中断，为了提⾼系统实时性，我们

将其改为双缓冲区模式。系统每个时钟节拍分别对发送和接收缓冲区进⾏扫描，如发现缓冲区⾮空时，由u IP协议栈处理。接

收数据时，uip_process()对接收缓冲区内数据进⾏TCP和I P协议头解析，并将应⽤数据发送到In-Buffer[]中。发送数据时，由uip_proc ess()完成发送缓冲区OutBuffer[]中数据的TCP/IP封装，再调⽤uIP驱动程序PPPSendData()进⾏链路层PPP协议头的

封装，并将封装的数据发送到发送队列xQSendToMC39i中。

3.3.2UDP数据传输的实现和改进

设计中采⽤对数据包进⾏编码和增加握⼿的⽅式实现UDP数据传输可靠性的改进。通过给每个UDP数据包加上⼀个顺序增加

的ID号，区别各个不同的数据包，利⽤它来对丢包的检测。握⼿过程如图5所⽰。设计中采⽤UDPIDProc()函数完成握⼿功

能，发送的数据备份在⼀个缓冲区中，每次接收到确认包后将对ID进⾏检验，如果ID正确则将备份的数据删除。如60s内未收

到正确的ID确

认信息，则采⽤新的ID将备份的数据重传，当重传失败时，可以进⾏报警，从⽽实现了⼀种改进的可靠性较⾼的UDP数据传

输⽅式。

4系统测试

本⽂利⽤两个数据传输模块和监控中⼼组成测试系统对数据传输性能进⾏测试。最⾼重传次数设置为3，超过最⾼重传次数

后，通过短消息⽅式将数据发送到⽤户⼿机上。模块每20min向监控中⼼发送⼀次数据，监控中⼼每天发送两次控制命令到各

个模块，分别采⽤改进的UDP和TCP进⾏传输。经测试，系统⼯作20天内未出现死机等异常情况;模块与GPRS⽹络连接成功

率为100%(本⽂中增加了检错重试机制)。测试结果如表1所⽰。

GPRS⽹络中UDP传输有效率⼤于99%，TCP传输有效率约为100%。本⽂设计的远程监控系统采⽤经改进的UDP数据传输⽅

式能检测到丢包，通过多次重传可以成倍降低UDP传输⽅式的丢包率，可以根据需要设置系统将⼀直重传到数据成功到达为

⽌，从⽽实现数据传输成功率为100%。

5结论

本⽂给出的远程监控系统的设计⽅案具有可靠、实时、稳定、通⽤和低成本等优点，实现了TCP和经过改良的UDP两种数据

传输⽅式，可以满⾜多种数据传输领域的要求。

移动通讯基站防盗解决⽅案-GSM报警器/彩信防盗报警系统基站防盗报警系统⽬前国内的通讯基站⾥除了昂贵的设备，更有担

负着⽹络正常运营的责任，⼀旦遭到破坏，损失惨重，为了适应通信的迅猛发展，加强竞争能⼒，提⾼劳动⽣产率和⽹络维护

⽔平，促进维护体制的深化改⾰，迫切需要解决通信环境监控安防问题。通信公司环境监控安防问题是对分散、⾯⼴的各个独

⽴的基站机房环境参数进⾏遥测、遥信、遥控和遥调，监视设备的运⾏状态，监视机房环境状态，记录和处理有关数据，及时

侦测安防告警并通知相关⼈员处理，从⽽实现移动交换局和移动通信机房动⼒及环境的少⼈或⽆⼈值守，提⾼通信设备的安全

性。为了解决上述问题，我公司设计了⼀套基于GSM/GPRS平台的安防解决⽅案。在解决⽅案中，通过GSM/GPRS/的话⾳、

彩信、短信通道将各分散通信点的警告信息上传到中⼼的相关运维⼈员，从⽽使告警信息得到及时处理，提⾼通信⽹络的可靠

性。⽬前已经覆盖的警类包括：门磁报警（出⼊⼝控制）、温度报警、⽕灾报警、停电报警、空调被盗报警、断线报警、红外

⼊侵探测报警、视频存储、⽔位探测等等。从⽽可实现对室内通信环境的安全保护和室外被盗报警、空调被盗报警的及时处

理。由此可见，这⼀解决⽅案，已经渗透到了通信管理的各个环节，使得各项管理⼯作更加⾼效、科学，为外维⼈员⽇常的⼯

作带来便捷和安全。良好的机房环境也是通信⽹络正常运⾏的重要保证，因此通信⽹络维护部门必须加强对机房环境的维护管

理，以确保移动通信⽹络的安全。解决⽅案主要特点如下：1．通信站点的分布点多⾯⼴，采⽤传统的⼈⼯巡检维护模式，⽆

法有效保证设备维护⼯作质量和时效性。 2．由于GSM/GPRS⽹络的迅速扩展，每个员⼯承担的⼯作量越来越⼤，给维护⼯

作带来了很⼤的压⼒。 3．⼤部分通信站点交流电源供电条件较差，空调均为家⽤分体空调设备，运⾏故障时有发⽣，⽽且基

本不具备来电⾃启动功能和远程开关机功能。⼀旦发⽣市电故障，通信设备的运⾏环

境条件很难保证，需临时派⼈赶赴现场处理。 4．通信站点分布于城乡，周边地理环境差异极⼤，基站的安全问题如防⽕、防

盗、防⽔等就不能得到有效保证，设备运⾏安全得不到保障。通过基于GSM/GPRS前端产品对现场的侦查将短信、电话、彩

信等将通信站点告警信息（包括烟⽕警、剪线警、⽔警、空调失窃警、⾼温警、门警或⼊⼈警、停电警等）通知到中⼼机房及

相关的领导及维护⼈员并做出处理。移动通讯基站防盗解决⽅案-GSM报警器,彩信防盗报警系统移动通讯基站防盗解决⽅案-GSM报警器,彩信防盗报警系统彩信防盗 SMS防盗彩信报警GSM彩信防盗报警器基站防盗器移动基站防盗系统

根据中国联通移动等机房设备被盗的严重情况，深圳市安博⼠电⼦科技有限公司在某省联通公司的要求下开发出此款⽆⼈职守

机房防盗报警器系统此系统可以有效的解决机房被盗问题，还增加防⽕、防浸⽔、防⾼温等报警功能。每个机站整套系统安装

下来费⽤⼤概在3000元左右，通过警情处理中⼼统⼀监控每⼀个机站的情况这样算下来，整个省下来第⼀次投⼊在450万元，

后期维护可1⼈管理10个机站，后期每年的投⼊在90万，这样⼀年下来可以节省800

万的开⽀。其实际意义远⼤于此。

⼀、产品设计理念与功能特点介绍。

1、为有效的防⽌设备被盗，本产品设计了6路有线输⼊控制端，⽅便连接各种有线探头。8路⽆线输⼊控制端，⽅便连接各种

⽆线探头。同时可通过短信控制1个开关量的输出（控制⼀路电器）。⽐如⽆线红外探测器（⽤于⾮法⼈员闯⼊报警），⽆线

门磁感应器（门窗被⾮法打开报警），⽆线烟雾探测器（机房⽕灾报警），⽆线浸⽔开关（机站浸⽔报警），有线温度感应器

（室内温度过⾼时报警）等；另外⽤⼀段导线将机房空调设备外设缠绕，当此导线被破坏（短路或断路）时向中⼼报警；为防

⽌机站变压器被盗本机还增加了电源掉电报警功能，中⼼可及时知道机站停电情况。

2、当不同探测器报警时GSM报警主机会向中⼼发出不同的报警信息。