基于GSM的通信枢纽站远控系统的设计

本系统结构可分为3部分：监控中心、GSM服务中心、前端监控系统。其中监控中心由一台PC机、TC35i通信模块及SIM卡电路组成，其主要功能是实时监控现场各测量设备的状态，并对安装在前端机房的监控系统实时上传的各种信息、数据进行分析及处理。若接收到异常状态数据，服务器提供报警显示，管理维护人员可在服务器端向监测现场发送控制短信息，通过单片机改变现场工作状态。而前端监控系统主要由C8051F020单片机、TC35i通信模块、SIM卡电路、7128FPGA芯片、DSP处理器、环境传感器等组成。环境传感器主要采集机房的温度、湿度、门禁等环境数据。
系统中的数据指令的接收和发送都是通过发送或接收短信息方式来实现的，无论是监控中心的TC35i通信模块，还是前端监控系统的TC3 5i通信模块或者是值班人员的手机，发送短信息时都是向GSM服务中心发送，接收时也都是接收来自GSM服务中心的信息。
系统的工作原理：先由环境传感器采集现场环境参数，经过A／D转换电路，完成各种采集到的模拟信号的数字转换，由C8051F020单片机将采集到的数据进行处理，得到环境监控信息，然后以短消息的形式通过GSM服务中心将信号送至监控中心，实现对前端机房的控制，同时C8051F020单片机通过LCD实时显示。C8051F020单片机同时判断各监测值是否满足发送信息条件，若满足条件即通过通信模块TC35i向监控中心或值班人员的手机发送信息。另外，C8051F020单片机也通过TC35i模块接收发自监控中心或值班人员手机的短信息指令，对收到的短信息进行解释并执行，实现对被控制对象的管理和控制。
2．2 远端站软件系统结构
单片机是现场监控系统的内核。本系统选用C8051F020单片机。C8051F020单片机是Cygnal公司推出的一种完全集成的混合信号系统级单片机(SoC)。它嵌入了一款高速、低功耗、高性能的8位微处理器，最突出的特点是高速度指令处理能力，在一个芯片内集成了一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有的模拟和数字外设及其他功能部件。C8051F020单片机获得监控信号后进行A／D转换和数据采集，经主程序分析，并把它与设定值比较，根据实际情况判断是否改变现场设备的工作状态，是否向监控中心或值班人员的手机发送信息，同时还要接收并且分析从TC35i通信模块获得的监控中心或值班人员手机的信息，从而实现对被控制对象的管理和控制。微波设备受控于C8051F020单片机，C8051F020单片机相应输出口的信号是经过了D／A转换，它再经过V／I转换器转换为符合工业标准的4～20 mA的电流信号，最后送到微波设备，改变微波设备的工作状态。TC35i通信模块主要是用来建立无线信道，接收和发出短信息。也就是负责将单片机需要发送的指令发送至监控中心或值班人员的手机，同时将来自监控中心或值班人员手机的信息传送给单片机系统。

TC35i通信模块与SIM卡之间主要通过SIMCLK和SIMDAT信号线进行数据通信。为了保证发送短信息与短信息到达之间的时间间隔尽量短，选用的SIM卡最好是同一个电信运营商提供的。监控点的软件系统结构如图2所示。
2．3 监控中心的关键技术
监控中心硬件部分由PC机、TC35i通信模块及SIM卡电路组成，PC机是内核。如果远程监控点多，采集数据量较大，可考虑采用多个TC35i通信模块进行传输数据。整个监控中心的管理软件是采用C#为开发设计语言，进行程序编写，以SQL Server数据库格式存储数据。该系统可运行于Windows操作系统平台上，方便以后的修改和使用。主要由通信控制部分、串口参数及GSM服务中心号码设定部分、采集数据写入数据库部分、采集数据显示及告警显示部分、控制指令发送部分和数据库维护部分等组成。监控中心数据库是用SQL Server软件设计的。监控中心的应用软件提供了一个良好的界面，使维护人员能通过界面上的数据表方便地观测各远程监测点的工作状态，通过菜单对全系统进行有效的维护，其组成框图如图3所示。

监控中心部分的部分软件功能如下：
(1)通信控制部分软件主要负责接收来自TC35i通信模块的信息或向TC35i通信模块发送信息。
(2)采集环境参数显示及告警显示部分软件主要是在主界面上显示接收的测量数据。当监视现场的环境参数超过告警界限时，在主界面告警面板上显示告警地点及告警内容。
(3)微波设备监控信息写入数据库部分软件负责将接收的短信息字符解码，提取出时间、地点及采集的环境数据，并分析上述数据的合法性，如果合法则存入数据库的表。
(4)串口参数及GSM服务中心号码设定部分软件负责设定使用哪个串口，串口的波特率、校验位、停止位，GSM服务中心号码。设定GSM服务中心号码的意义在于当系统用于不同的地区或更换了其它服务商的SIM卡时，SMS服务中心号码发生变化，因此必须重新设定。
(5)控制指令发送：向监控现场发送控制指令，当采集现场发来的监测数据超过告警界限时，维护人员可以根据实际情况判断是否向告警地点发送控制指令。

3 结语
随着通信新业务的不断增加，通信机房所需管理的计算机设备和专业设备也不断增加，监测网络系统的不断完善，这对运维管理工作提出了越来越高的要求。要提升监测中心的运维管理水平，不仅要进一步加强运维管理的规范化、制度化建设，同时还要不断完善技术管理手段，实现机房动力环境集中监控和网络集中管理系统的整合，完善运维知识库和事件数据库的内容，增加对通信枢纽站监测专用设备状态的监控，增加报表统计功能，逐步实现运维管理的智能化、精确化，从而避免各种事故的发生，为通信枢纽站监测设备的良好运行提供保障。
本系统借助于控制中心和远端控制器的GSM模块，利用移动通信公司的服务，通过监控制中心计算机上的控制软件，对远端站发送信息，远端站以单片机为核心，单片机控制GSM模块接收指令和数据，对指令解析后对被控设备进行控制。本项目可广泛应用于无人值守的各种机房、山头点号、供水供电系统等领域的各种远程数据传输、远程监控等方面。