基于GSM网络的UPS监控系统设计

　　引言

　　近年来，基于公共网络的通信手段在工业远程监控中得到了广泛应用。这些远程通信手段包括公共电话网、Internet网络及无线网络等。无线通信网络不需要传输线，可以在覆盖范围内的任何地点进行通信，显然，这些优点是有线网络难以比拟的。

　　GSM(全球移动通信系统)网络是目前国内覆盖范围最广、应用最普遍的无线通信网络。因此，在构架远程传输系统时，完全可以利用现有的GSM无线网络，而没有必要重新建设基站。

　　目前利用SMS(短消息业务)进行远程监控的应用很多，例如电力远程抄表系统、远程水文监控系统、直放站远程监控系统、远程环境监控系统、远程配电监测系统以及其他远程信息查询系统。SMS适合传送数据流量较少的场合，而UPS(不间断电源)的状态信息和故障信息数据量较少，用SMS传送非常合适。

　　本文介绍的远程监控系统主要用于监控UPS，由于UPS出现故障的情况比较少，若每台UPS都配备值班人员，显然浪费人力、物力、财力；若放之不管，一旦出现问题，得不到及时处理，就可能造成严重的后果。利用现有的无线网络，只要在监控中心配备一名值班人员，就可以对所有的UPS进行监控，不但能够在任何时刻查询UPS的状态信息，还能够及时得到UPS的故障信息，节省了人力、物力、财力。

　　1 系统组成原理和系统实现的功能

　　1.1 系统组成原理

　　该系统由监控中心、值班人员和远程监控点组成。监控中心由PC机和GSM通信模块组成，监控中心只需要1个。远程监控点由监控对象和监控模块组成，UPS是监控对象，本系统测试使用超过10个的监控对象。监控模块由GSM通信模块和单片机组成，每个监控对象都需要一个监控模块。系统原理图见图1。

　　1.2 系统实现的功能

　　监控中心主要有4个功能：

　　a ) 对监控模块进行远程设置，如设置监控模块返回数据到监控中心的SIM卡号码；

　　b) 发送命令远程查询UPS的各种信息，并接收返回的数据；

　　c) 自动接收远程监控点返回的报警信息；

　　d) 存储UPS的状态信息和报警信息。

　　值班人员的作用是：在UPS发生故障时，监控模块除了将数据发送到监控中心，还会把数据信息发送给值班人员，值班人员可以及时赶赴现场，对UPS进行维修，把损失降到最小。

　　远程监控点的2个功能是：

　　a) 接收监控中心发送的查询命令并查询UPS，然后把UPS返回的数据发送给监控中心；

　　b) 空闲的时间不断查询UPS的工作状态，以判断是否发生故障，如果发生故障，则把故障信息发送给监控中心和值班人员。

　　1.3 GSM通信模块

　　目前，许多GSM通信设备厂商都生产GSM通信模块，如Wavecom公司的WM02系列和两门子公司的TC35系列，这些模块的功能、用法基本都相同。本系统在前期开发时使用Wavecom公司的Wismo2c模块，后期投入使用时使用西门子公司的TC35I模块。这2种模块都是符合E-GSM900／GSM1800(或E-GSM900／GSM1900)标准的第2代无线双频通信模块，并且符合GSM 07.07与07.05的AT控制命令。

　　2 监控中心的设计方案

　　2.1 监控中心的硬件设计

　　监控中心硬件有PC机和GSM通信模块组成,PC机与GSM通信模块之间通过串口进行通信,见图1.

 　　2.2 监控中心的软件设计

　　2.2.1 数据传输的帧结构

　　数据传输需要遵循一定的协议，也就是要规定通信的帧结构。本系统使用的数据帧结构有以下两类：

　　a) 监控中心发送数据给远程监控点的数据帧结构，如图3所示。其中：命令类型是用来区分发送给远程监控点的命令是设置命令还是查询命令，如果是设置命令，开始字和校验字就不是必须的。

　　b) 远程监控点发送数据给监控中心和值班人员的数据帧结构，如图4所示。其中：返回的数据类型有3种：第1种是返回查询的状态信息；第2种是返回设置命令的确认信息，没有开始字和校验字；第3种是返回报警信息，如果是报警信息，则把数据发送给监控中心的同时，还将发送给值班人员。

　　2.2.2 监控中心的程序设计

　　在本系统中，监控中心采用VB语言进行编程，PC机与GSM通信模块之间通过AT指令进行通信。图5是监控中心程序流程图。

　　主程序通过按钮选择分成初始化设置子程序、发送查询命令子程序、接收数据子程序和修改用户信息子程序4个部分。

　　初始化设置子程序首先通过串口发送AT指令对监控中心的GSM通信模块初始化，其次对远程监控点初始化。初始化远程监控点命令发送后，程序会自动转向接收数据子程序模块，等待接收确认信息，如果确认信息是错误的，则可重新发送初始化命令。对远程监控点的设置只要一次，不必每次运行软件都设置。

发送查询命令子