使用AT指令通过GPRS Modem拨号,正确应答后,一条物理通道就是指GPRS信道就在系统中的GPRS Modem和GPRS网络之间建立起来。PPP协议将原始的GPRS物理层连接改造成无差错的数据链路,系统将远程登录Internet。并得到GPRS网关分配的IP地址。采用IP协议作为网络层协议。IP协议将接入Internet的具有不同IP地址的终端都联系起来。经过IP路由选择,可以实现系统与连在Internet上的任一IP终端进行数据交互。选择TCP作为传输层协议,为数据传输提供面向连接的、端对端的可靠服务。通过无线网络将数据包发送到具有固定IP地址的监控中心服务器端口以便在监控中心实时监控污水的参数,监控中心对采集到的数据进行处理、显示、存储、打印等。
文中以下主要就监控终端的硬件设计部分和软件部分做简要介绍。
2 系统硬件设计
根据污水处理装置的性能要求,监控点的系统由模拟量传感器、变送器、模数(A/D)转换器及ARM处理器等组成。各模拟量传感器将模拟信号送至信号变送器,使之放大变成标准信号,然后由多路开关逐一送至A/D转换器,将模拟信号转换成数字信号,再由ARM处理器对数据进行采集、数据处理、显示。同时,ARM处理系统通过GPRS将图像和数据经GPRS网络送到远程监控中心。系统硬件框图如图2所示。
系统终端以LPC2148为核心,对通信模块TR800进行控制。ARM CPU采用飞利浦公司的LPC2148,内核为基于ARM7DMI-S的精简指令集的通用32位高速微处理器。工作电压为3.3 V,内核工作电压为1.8 V;内置PLL锁相环可以设置CPU工作频率60 MHz,双UART口,提供数据的异步串行发送和接受:片内16 kB RAM和128 kB Flash程序存储器。LPC2148提供了2个串口,共有6个I/O口可供使用。它的接口电路部分包括8路模拟量输入通道,RS232串行口通信接口,其中数模转换为控制内置模块,精度为12位,基本可以满足一般控制对象的要求。终端应用程序在PC机上用IAR编译好通过JTAG接口下载到FLASH中,系统常用的参数,通过程序的设置放到主控器的信息存储器。[page]
系统从上电到开始正常工作的整个过程都是由主程序负责的,这个过程的任务就是各子模块的初始化,其中包括了系统时钟的初始化、串口初始化、输入输出口的初始化。系统的初始化子程序集就是由这些子程序组成的。监视终端的微控制器主程序流程图如图3所示。
对于监视终端模块,主控制器LPC2148的系统时钟选用的是8 M高速的时钟源。输入输出口初始化的作用是初始输入输出模块、清除标志位和中断使能等。对于LPC2148负责与摄像头模块通信的串口USART0接收终端,其传输波特率应该在串口初始化的过程中设置为38 400 bps,并把串口接收中断启用。串口USART1负责接收终端与GPRS模块通信,波特率设置为9 600 bps,用指令AT+IPR更改波特率。
TCP/IP采用协议分层的结构:应用层、传输层、网络层和链路层。由于系统对污水参数和图像进行传递,所以可对TCP/IP协议进行大量的裁减。应用层只需用到HTYP协议。在传输层用TCP传输控制协议有助于提高数据通信的可靠性。网络层需要用到IP、APP/RARP、ICMP,其中IP的作用是提供高可靠和无连接的数据包传送服务,ARP协议完成IP地址和物理地址的映射,ICMP用于监测网络通讯状况,由于采用的是无线通讯方式,易出现掉线情况,所以GPRS通过定时监控中心发送ICMP回显请求,并通过实时监测,一旦发生异常,GPRS模块自动重新建立链路,保持系统实时在线。链路层采用GPRS支持的IP协议。只要使用TCP/UDP提供的套接字函数80(2ket、connect、close、bind、listen、accept、send、i’eev等调用就能实现客户端与服务器之间的TCP连接。通过裁减TCP/IP协议既能满足功能的需要,也可以节约ARM的存储器资源。
4 结论
文中设计和实现的针对小型污水厂的无线监控系统,借助成熟的第三方网络构建实时数据的远程无线监控通信网,是无线监系统的新思路。基于GPRS网络的远程无线监控系统是信息化社会中企业信化的一个重要尝试。本文从小水厂的需求出发,结合成本、功能、传输速度等多方面因素,设计了基于GPRS网络的小型水厂远程监控系统。
对系统实现的基本理论和基本方法进行了有益的尝试,由于水平和时间所限,实时的无线监控系统的软硬件还有许多需要改进的地方,可以从以下方面进行更深入的研究:系统的主站软件可以进一步的开发,以图形或曲线的形式实时的显示所采集到的数据,采用多线程技术,开发多终端的主站软件。
总之,无线监控系统对社会生活信息化和工业自动化有着巨大的作用,如何很好的利用第三方网络是无线监控发展的一项重要工作,而且随着3G网络的建成和使用,这方面的应用开发研究的需求量将会蓬勃发展。
『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』