基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

方經(jīng)理：

你好！用戶首先要的是技術(shù)性方案，包括視頻圖片大小，傳輸方式（GPRS），傳送時間及故障處理（如發(fā)送失敗如何處理等），圖像的清晰度，設(shè)備工作模式（如白天的工作模式和夜晚的工作模式）；報警的告知（如哪個基站發(fā)生報警需要短信提示，或在后端有相應(yīng)的聲音提醒）；整個系統(tǒng)不需要大量存儲，只要一臺監(jiān)控主機及相應(yīng)的管理軟件。要求能夠?qū)λ膬?nèi)容進行分時記錄并方便調(diào)取；用戶需求如下：方案的可行性說明；依據(jù)及指導(dǎo)思想；技術(shù)原理：詳細描述技術(shù)工作原理，及流程結(jié)構(gòu)，運行示意圖；功能特點及技術(shù)指標；運行框架；整個系統(tǒng)的功能描述，還包括哪些額外的東西；

以上需求請盡快設(shè)計方案，我們答應(yīng)客戶下周四（四月一日）再去拜訪；

謝謝??！基于GPRS的遠程報警視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1引言

目前，對于移動基站多個分散點進行監(jiān)控主要采用人工巡邏的方式，這種方式存在實時性差、成本高、無法對環(huán)境惡劣的地區(qū)的基站進行監(jiān)控等缺點。隨著internet與移動通信技術(shù)的發(fā)展，這種傳統(tǒng)的監(jiān)控方案已無法滿足應(yīng)用要求，亟待開發(fā)一種實時性好、可靠性高、價低易用的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)。GPRS能夠很好地解決上述問題。GPRS是在充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過添加GGSN和SGSN實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳輸，從而將移動通信與Internet網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，是目前無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)。

2系統(tǒng)硬件組成

移動基站監(jiān)控模塊的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，系統(tǒng)由遠程監(jiān)控模塊和監(jiān)控中心PC機組成，它們通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進行通信。遠程監(jiān)控節(jié)點由ARM模塊、GPRS模塊和傳感器模塊組成。其中，GPRS模塊主要用于數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收以及短消息的接收;ARM模塊完成傳感器數(shù)據(jù)的編碼和TCP/IP封裝，控制GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，并接收和執(zhí)行監(jiān)控中心發(fā)送的控制命令;監(jiān)控中心為通過以太網(wǎng)卡連人Internet中的一臺具有固定IP的計算機，采用VB.NET開發(fā)工具調(diào)用Winsock控件編寫監(jiān)控軟件，用于接收、處理和顯示各個監(jiān)控點發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對監(jiān)控點發(fā)送控制命令。

其中，GPRS模塊是無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵牟糠?，本文采用西門子公司的MC39i，它提供一個標準的RS232接口用于與外部應(yīng)用系統(tǒng)連接。

3

系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1

基于FreeRTOS的系統(tǒng)任務(wù)設(shè)計

根據(jù)嵌入式實時操作系統(tǒng)模塊化設(shè)計理念，將系統(tǒng)軟件設(shè)計劃分為主控任務(wù)MainTask()、與網(wǎng)絡(luò)連接任務(wù)GPRSConctTask()、數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)xDataTrsmtTask()、短消息處理任務(wù)xSMSProc-Task()和傳感器任務(wù)xSensorStatTask()。任務(wù)之間采用信號量、隊列和郵箱等進行通信，其關(guān)系如圖2所示，其中MC39iSerialDrv()為串口驅(qū)動程序。MC39iSerialDrv()為串口驅(qū)動函數(shù)，它負責將發(fā)送隊列xQSendToMC39i里面的數(shù)據(jù)發(fā)送給與MC39i相連接的串口。接收到數(shù)據(jù)后，將MC39i串口接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收隊列xQRecdFrom-MC39i中，數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送是通過中斷服務(wù)子程序完成的。

GPRSConctTask()實現(xiàn)MC39i模塊與GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，是遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)和關(guān)鍵。

3.2

基于狀態(tài)機設(shè)計GPRS連接任務(wù)

由于網(wǎng)絡(luò)和信號強弱等原因，可能導(dǎo)致節(jié)點與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接的失敗。本文采用基于狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法對各個階段產(chǎn)生的錯誤進行處理，保障模塊與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立可靠連接。程序狀態(tài)機如圖3所示。3.3

基于uIP協(xié)議棧的傳輸層軟件設(shè)計

利用GPRS模塊進行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)格式須符合互連網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議標準。xDataTrsmtTask()任務(wù)完成傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層處理。根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)(UDP或TCP態(tài))，傳輸層處理方式不同。

TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，其應(yīng)用層協(xié)議也比較多，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域。由于TCP的協(xié)議頭以及數(shù)據(jù)傳輸控制比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)的傳輸效率較低，因而越來越多的實時小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用，更傾向于使用基于UDP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

3.3.1

基于uIP的TCP數(shù)據(jù)傳輸方式的實現(xiàn)

本文基于uIP

TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)TCP數(shù)據(jù)傳輸方式。uIP是由AdamDunkels編寫的源代碼免費開放的微型TCP/IP協(xié)議棧，傳輸層協(xié)議實現(xiàn)了UDP和TCP，鏈路層PPP協(xié)議可以作為uIP下面的設(shè)備驅(qū)動來實現(xiàn)，uIP系統(tǒng)底層和應(yīng)用程序之間的關(guān)系如圖4所示。應(yīng)用程序必須提供一個回應(yīng)函數(shù)給uIP，數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)周期性調(diào)用UIP_AP-PCALL()函數(shù)處理事件的發(fā)生。進行TCP數(shù)據(jù)傳輸之前，首先通過調(diào)用uIP協(xié)議棧提供的uip_connect()函數(shù)與監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件建立一個TCP連接，TCP連接的三次握手均由uIP協(xié)議棧的uip_process()函數(shù)完成。

默認情況下，uIP協(xié)議棧的發(fā)送和接收共用一個緩沖區(qū)，當uIP處理緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)時，必須關(guān)中斷，為了提高系統(tǒng)實時性，我們將其改為雙緩沖區(qū)模式。系統(tǒng)每個時鐘節(jié)拍分別對發(fā)送和接收緩沖區(qū)進行掃描，如發(fā)現(xiàn)緩沖區(qū)非空時，由uIP協(xié)議棧處理。接收數(shù)據(jù)時，uip_process()對接收緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進行TCP和IP協(xié)議頭解析，并將應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)送到In-Buffer[]中。發(fā)送數(shù)據(jù)時，由uip_process()完成發(fā)送緩沖區(qū)OutBuffer[]中數(shù)據(jù)的TCP/IP封裝，再調(diào)用uIP驅(qū)動程序PPPSendData()進行鏈路層PPP協(xié)議頭的封裝，并將封裝的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送隊列xQSendToMC39i中。

3.3.2

UDP數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)和改進

設(shè)計中采用對數(shù)據(jù)包進行編碼和增加握手的方式實現(xiàn)UDP數(shù)據(jù)傳輸可靠性的改進。通過給每個UDP數(shù)據(jù)包加上一個順序增加的ID號，區(qū)別各個不同的數(shù)據(jù)包，利用它來對丟包的檢測。握手過程如圖5所示。設(shè)計中采用UDPIDProc()函數(shù)完成握手功能，發(fā)送的數(shù)據(jù)備份在一個緩沖區(qū)中，每次接收到確認包后將對西安利友安、

概述為了適應(yīng)通信的迅猛發(fā)展，加強競爭能力，提高勞動生產(chǎn)率和網(wǎng)絡(luò)維護水平，促進維護體制的深化改革，迫切需要解決通信環(huán)境監(jiān)控安防問題。通信公司環(huán)境監(jiān)控安防問題是對分散、面廣的各個獨立的基站機房環(huán)境參數(shù)進行遙測、遙信、遙控和遙調(diào)，監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)，監(jiān)視機房環(huán)境狀態(tài)，記錄和處理有關(guān)數(shù)據(jù)，及時偵測安防告警并通知相關(guān)人員處理，從而實現(xiàn)移動交換局和移動通信機房動力及環(huán)境的少人或無人值守，提高通信設(shè)備的安全性。為了解決上述問題，我公司設(shè)計了一套基于GSM/GPRS/CDMA平臺的安防解決方案。

在解決方案中，通過GSM/GPRS/CDMA的話音、短信通道將各分散通信點的警告信息上傳到中心的相關(guān)運維人員，從而使告警信息得到及時處理，提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。目前已經(jīng)覆蓋的警類包括：門磁報警（出入口控制）、溫度報警、濕度報警、停電報警、空調(diào)被盜報警、剪線報警、紅外報警、圖像、煙感等等。從而可實現(xiàn)對室內(nèi)通信環(huán)境的安全保護和室外變壓器被盜報警、空調(diào)被盜報警的及時處理。由此可見，這一解決方案，已經(jīng)滲透到了通信管理的各個環(huán)節(jié)，使得各項管理工作更加高效、科學(xué)，為外維人員日常的工作帶來便捷和安全。二、

解決方案需求分析良好的機房環(huán)境也是通信網(wǎng)絡(luò)正常運行的重要保證，因此通信網(wǎng)絡(luò)維護部門必須加強對機房環(huán)境的維護管理，以確保移動通信網(wǎng)絡(luò)的安全。解決方案主要特點如下：

1．通信站點的分布點多面廣，采用傳統(tǒng)的人工巡檢維護模式，無法有效保證設(shè)備維護工作質(zhì)量和時效性。

2．由于GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)的迅速擴展，每個員工承擔的工作量越來越大，給維護工作帶來了很大的壓力。

3．大部分通信站點交流電源供電條件較差，空調(diào)均為家用分體空調(diào)設(shè)備，運行故障時有發(fā)生，而且基本不具備來電自啟動功能和遠程開關(guān)機功能。一旦發(fā)生市電故障，通信設(shè)備的運行環(huán)境條件很難保證，需臨時派人趕赴現(xiàn)場處理。

4．通信站點分布于城鄉(xiāng)，周邊地理環(huán)境差異極大，基站的安全問題如防火、防盜、防水等就不能得到有效保證，設(shè)備運行安全得不到保障。三、

解決方案的原理、組成（一）原理：通過基于GSM、GPRS/CDMA平臺的話音、短信，實現(xiàn)將通信站點告警信息（包括煙火警、剪線警、水警、空調(diào)失竊警、高溫警、門警或入人警、停電警等）通知到中心機房及相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)及維護人員并做出處理。發(fā)生警情時將鳴響警笛報警，同時通過GSM/GPRS/CDMA移動通訊網(wǎng)自動循環(huán)撥打預(yù)先設(shè)定的3組報警電話，智能識別工作人員是否接警，一旦接警，不再撥打該號碼；并發(fā)送中英文短信到預(yù)先設(shè)定的工作人員手機上，通過短信內(nèi)容識別報警基站，同時接警中心聯(lián)網(wǎng)報警，中心機房可通過軟件及電話進行遠程布防、撤防、監(jiān)聽現(xiàn)場。（二）組成：包括：GSM/GPRS/CDMA終端報警平臺和接警中心1、GSM/GPRS/CDMA終端報警平臺：主機1部+遙控器2個+警笛1個+穩(wěn)壓電源1個+門磁（出入口控制）1個+溫度報警1個+濕度報警1個+停電報警1個+斷線報警3個，（其中報警器可根據(jù)客戶要求增加或減少，其他包括紅外報警、圖像、煙感等等）。2、接警中心：中心接警機1部，接警中心軟件一套四、

方案功能特點（一）為了您更好地理解和使用該系統(tǒng)，需要熟悉以下術(shù)語：1、防區(qū)：指與室內(nèi)外某一特定的區(qū)域或某一種保護類型相關(guān)的一個或一組探頭。如防盜防區(qū)（用于監(jiān)視非法入侵的防區(qū)）；防火防區(qū)（連接一個或多個煙感探頭的防區(qū)）；防止煤氣泄露、溢水的防區(qū)。防區(qū)分為有線及無線防區(qū)。2、接警號碼：在系統(tǒng)出現(xiàn)警情時，通過短信（手機號碼）或以撥叫方式將報警信息送出的所有號碼。（二）

功能特性1、

可加入最多32個無線配件。具備8個可區(qū)分無線防區(qū)及6個可區(qū)分有線防區(qū)；2、

有線防區(qū)可獨立設(shè)置常開/常閉;3、

一路遠程控制開關(guān);4、

無線兼容，315MHZ/433MHZ遙控器操作設(shè)防、撤防及緊急求教報警；5、

具備5組接警電話號碼，自動識別其為移動或固定電話；6、

支持短信和語音報警，用戶可自錄語音，每個防區(qū)的語音類型可由用戶自定義；7、

報警信息具報警人識別指示，報警類型指示;8、

支持報警中心，支持ContactId和DTMF4+2協(xié)議，所有報警代碼可由用戶自定義；9、

支持、布撤防中心；10、支持24h，延遲，立即、門鈴等四種防區(qū)類型，防區(qū)類型可由用戶自定義；支持旁路防區(qū)，支持留守布防、強制布防，支持定時布撤防；11、用戶可通過短信（可異地）對系統(tǒng)進行布撤防、監(jiān)聽、鳴響喇叭、設(shè)置等操作；12、完備的用戶自定義功能，靈活的系統(tǒng)配置方式，可適應(yīng)各種環(huán)境使用；13、內(nèi)置備用電池，內(nèi)嵌電源管理功能；14、采用先進的學(xué)習碼編解碼技術(shù)，密碼操作，能為系統(tǒng)提供極高的安全性.

基站及機房監(jiān)控系統(tǒng)解決方案隨著移動網(wǎng)絡(luò)無線覆蓋的不斷增強，基站和機房建設(shè)規(guī)模日益擴大，維護管理工作日益繁重，實現(xiàn)無人值守、集中化、自動化的基站和機房維護管理將成為一個必然趨勢；基站及機房的監(jiān)控系統(tǒng)是其維護管理的重要支撐和工具，已成為基站和機房建設(shè)中的基本配套需求，引入功能齊全、智能化的新一代基站及機房監(jiān)控系統(tǒng)，對于以下問題的解決有著重要的意義：

路目前仍存在較多的基站和機房尚未部署基本的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；

路大量基站現(xiàn)在只有基本的干接點監(jiān)控方式：即只能提供簡單的單向開關(guān)量告警信息，不能實現(xiàn)遙測、遙控、遙調(diào)等功能，無法實現(xiàn)故障分析和診斷；

路農(nóng)村、市郊等偏遠地區(qū)基站設(shè)施失竊嚴重，現(xiàn)有系統(tǒng)不能有效預(yù)警、阻止和追查盜竊行為；

路運營商運維人力有限，缺乏直觀有效的基站和機房代維監(jiān)管措施，無法有效考核和指導(dǎo)代維人員工作；現(xiàn)有模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但不支持分級組網(wǎng)和集中管理，缺乏智能化應(yīng)用，監(jiān)管維護需要大量人力；

路缺乏手機WAP/MMS/視頻的多媒體聯(lián)動監(jiān)控功能，無法實現(xiàn)移動監(jiān)管。

增強型基站及機房監(jiān)控系統(tǒng)將動力環(huán)境監(jiān)控和圖視頻監(jiān)控整合于一體，針對不同基站及機房的監(jiān)控需求，提供全面的解決方案。

全面的基站及機房模擬和數(shù)據(jù)信息監(jiān)控和采集

ESS監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋基站（機房）內(nèi)所有的動力、環(huán)境量，如逆變電源、開關(guān)電源、UPS系統(tǒng)、油機、低壓配電系統(tǒng)、高壓配電系統(tǒng)、空調(diào)、蓄電池組、溫度、濕度、水浸等；兼容開關(guān)量或模擬量，可以實現(xiàn)遙測、搖信、搖調(diào)、遙控、遙視五遙功能，監(jiān)控信息可以雙向傳輸。同時，支持主動上告、廣播式輪循、點名等多種數(shù)據(jù)采集方式，減輕輪詢壓力和提高監(jiān)控點數(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)在有告警主動上告和用戶點名兩種方式作保障的前提下，完全可以拉大輪詢周期；輪詢周期在1分鐘到幾個小時之間可由操作員自由選擇，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)一般都通過采用簡單的點到點的輪詢機制來獲取告警信息。

多種告警方式有效防止和杜絕基站及機房設(shè)備的盜竊

ESS監(jiān)控系統(tǒng)可提供視頻紅外告警、禁區(qū)保護、移動偵側(cè)等功能，并支持結(jié)合門禁、震動、動力等聯(lián)動，同時通過SMS/MMS/WAPPush及時預(yù)警；支持雙向語音喊話告警、視頻截圖、歷史視頻存儲等，提供現(xiàn)場告警聯(lián)動和事后偵側(cè)支持。提供全面有效的預(yù)警、現(xiàn)場阻止犯罪和事后追查盜賊的功能，做到心理威懾、行動阻止和案發(fā)可查，有效防止基站和機房設(shè)備盜竊事件。

提供實時多媒體視頻確認，徹底消除誤告警現(xiàn)象

當監(jiān)控點由于闖入偵側(cè)、門禁、震動、煙霧、濕度等發(fā)生告警時，ESS監(jiān)控系統(tǒng)會立刻自動切換到聯(lián)動組內(nèi)監(jiān)控點的視頻畫面；根據(jù)實時視頻畫面再確認是否是誤告警，徹底消除誤告警現(xiàn)場。另外還可以結(jié)合手機WAPPush、MMS、視頻瀏覽等多媒體監(jiān)控聯(lián)動，隨時隨地進行告警確認。

結(jié)合視頻監(jiān)管界面，有效管理和指導(dǎo)基站及機房代維人員工作

ESS監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合紅外告警、門禁管理等系統(tǒng)，每當代維人員進入基站及機房進行日?，F(xiàn)場維護管理工作時，實時視頻監(jiān)管畫面就自動激活到移動運維管理人員的監(jiān)視器前。此外，移動運維管理人員可以實時監(jiān)管、考核代維人員按時、按照工作流程保質(zhì)保量完成現(xiàn)場維護工作，并支持結(jié)合視頻和雙向語音對講指導(dǎo)代維人員工作。

支持基于手機WAP/MMS/視頻的聯(lián)動告警功能

ESS監(jiān)控系統(tǒng)支持基于手機WAPPush、MMS、視