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 基于基于 GPRS 的远程报警视频监控系统设计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 GGSN 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 G PRS 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 VB NET 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 MC 39i 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 xDataTrsmt Task 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 MC39 iSerialDrv 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 GPRS 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 TCP 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 AdamDunkel s 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 uIP 协议栈处理 接收数据时 uip process 对接收缓冲区内数据进行 T CP 和 IP 协议头解析 并将应用数据发送到 In Buffer 中 发送数据时 由 u ip process 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 2 UDP 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 3 报警时同时向 5 个用户发送报警信息 并拨打报警电话 接警人员可清晰的听到报警相关类别 及时做出处理 4 12V 警号输出 报警时警号鸣笛 音量大于 110 分贝 5 可预设 5 组报警电话号码 可向公安 110 或生活小区联网报警管理中心语音报警 同时向其他人报警 提示语音 XX 报警 警类是 XXX 希望你及时处理 支持短信和语音报警 用户可自录语音 每个防区的语音类型可由用户 自定义 6 具有报警现场听取功能 输入正确密码后 在报警听取范围内 能清晰地听到现场作案者的语音 人走动 挖 撬 等动作声音 能远程通过电话遥控延长或提前结束听取时间及听取情况下撤防 7 可通过无线遥控器 控制该系统布防 撤防或紧急报警 使用户在实际使用中方便快捷 8 密码操作 确保系统安全可靠 二 接警中心功能 1 具有强大的电子地图功能 可通过机站的经纬度将机站在地图上定位 并可任意增加站点 2 当机站报警器向中心报警时 中心地图上立即显示报警机站方位 和报警种类并能把报警级别通过颜色加以区别 同时中心播放出报警的详细语音信息 例如 XX 号 XX 基站 XX 报警 3 管理人员可通过中心控制报警器主机布 撤防 西安利友安防西安利友安防 029 83013721 一 概述 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 CDMA 平台的安防解决方案 在解决方案中 通过 GSM GPRS CDMA 的话音 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 湿度报警 停电报警 空调被盗报警 剪线报警 红外报警 图像 烟感等等 从而可实现对室内通信环 境的安全保护和室外变压器被盗报警 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 二 解决方案需求分析 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 CDMA 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 三 解决方案的原理 组成 一 原理 通过基于 GSM GPRS CDMA 平台的话音 短信 实现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 发生警情时将鸣响警笛报警 同时通过 GSM GPRS CDMA 移动通讯网自动循环拨打预先设定的 3 组报警电话 智能 识别工作人员是否接警 一旦接警 不再拨打该号码 并发送中英文短信到预先设定的工作人员手机上 通过短信内 容识别报警基站 同时接警中心联网报警 中心机房可通过软件及电话进行远程布防 撤防 监听现场 二 组成 包括 GSM GPRS CDMA 终端报警平台和接警中心 1 GSM GPRS CDMA 终端报警平台 主机 1 部 遥控器 2 个 警笛 1 个 稳压电源 1 个 门磁 出入口控制 1 个 温度报警 1 个 湿度报警 1 个 停电报警 1 个 断线报警 3 个 其中报警器可根据客户要求增加或减少 其他包括 红外报警 图像 烟感等等 2 接警中心 中心接警机 1 部 接警中心软件一套 四 方案功能特点 一 为了您更好地理解和使用该系统 需要熟悉以下术语 1 防区 指与室内外某一特定的区域或某一种保护类型相关的一个或一组探头 如防盗防区 用于监视非法入侵的防 区 防火防区 连接一个或多个烟感探头的防区 防止煤气泄露 溢水的防区 防区分为有线及无线防区 2 接警号码 在系统出现警情时 通过短信 手机号码 或以拨叫方式将报警信息送出的所有号码 二 功能特性 1 可加入最多 32 个无线配件 具备 8 个可区分无线防区及 6 个可区分有线防区 2 有线防区可独立设置常开 常闭 3 一路远程控制开关 4 无线兼容 315MHZ 433MHZ 遥控器操作设防 撤防及紧急求教报警 5 具备 5 组接警电话号码 自动识别其为移动或固定电话 6 支持短信和语音报警 用户可自录语音 每个防区的语音类型可由用户自定义 7 报警信息具报警人识别指示 报警类型指示 8 支持报警中心 支持 Contact Id 和 DTMF 4 2 协议 所有报警代码可由用户自定义 9 支持 布撤防中心 10 支持 24h 延迟 立即 门铃等四种防区类型 防区类型可由用户自定义 支持旁路防区 支持留守布防 强制 布防 支持定时布撤防 11 用户可通过短信 可异地 对系统进行布撤防 监听 鸣响喇叭 设置等操作 12 完备的用户自定义功能 灵活的系统配置方式 可适应各种环境使用 13 内置备用电池 内嵌电源管理功能 14 采用先进的学习码编解码技术 密码操作 能为系统提供极高的安全性 基站及机房监控系统解决方案基站及机房监控系统解决方案 随着移动网络无线覆盖的不断增强 基站和机房建设规模日益扩大 维护管理工作日益繁重 实现无人值守 集中化 自动化的基站和机房维护管理将成为一个必然趋势 基站及机房的监控系 统是其维护管理的重要支撑和工具 已成为基站和机房建设中的基本配套需求 引入功能齐全 智 能化的新一代基站及机房监控系统 对于以下问题的解决有着重要的意义 路目前仍存在较多的基站和机房尚未部署基本的动力环境监控系统 路大量基站现在只有基本的干接点监控方式 即只能提供简单的单向开关量告警信息 不能实现 遥测 遥控 遥调等功能 无法实现故障分析和诊断 路农村 市郊等偏远地区基站设施失窃严重 现有系统不能有效预警 阻止和追查盗窃行为 路运营商运维人力有限 缺乏直观有效的基站和机房代维监管措施 无法有效考核和指导代维人 员工作 现有模拟视频监控系统 但不支持分级组网和集中管理 缺乏智能化应用 监管维护需要 大量人力 路缺乏手机 WAP MMS 视频的多媒体联动监控功能 无法实现移动监管 增强型基站及机房监控系统将动力环境监控和图视频监控整合于一体 针对不同基站及机房的监 控需求 提供全面的解决方案 全面的基站及机房模拟和数据信息监控和采集 ESS 监控系统涵盖基站 机房 内所有的动力 环境量 如逆变电源 开关电源 UPS 系统 油 机 低压配电系统 高压配电系统 空调 蓄电池组 温度 湿度 水浸等 兼容开关量或模拟量 可以实现遥测 摇信 摇调 遥控 遥视五遥功能 监控信息可以双向传输 同时 支持主动上告 广播式轮循 点名等多种数据采集方式 减轻轮询压力和提高监控点数 监控系统在有告警主动上 告和用户点名两种方式作保障的前提下 完全可以拉大轮询周期 轮询周期在 1 分钟到几个小时之 间可由操作员自由选择 传统的监控系统一般都通过采用简单的点到点的轮询机制来获取告警信息 多种告警方式有效防止和杜绝基站及机房设备的盗窃 ESS 监控系统可提供视频红外告警 禁区保护 移动侦侧等功能 并支持结合门禁 震动 动力 等联动 同时通过 SMS MMS WAPPush 及时预警 支持双向语音喊话告警 视频截图 历史视频存 储等 提供现场告警联动和事后侦侧支持 提供全面有效的预警 现场阻止犯罪和事后追查盗贼的 功能 做到心理威慑 行动阻止和案发可查 有效防止基站和机房设备盗窃事件 提供实时多媒体视频确认 彻底消除误告警现象 当监控点由于闯入侦侧 门禁 震动 烟雾 湿度等发生告警时 ESS 监控系统会立刻自动切换 到联动组内监控点的视频画面 根据实时视频画面再确认是否是误告警 彻底消除误告警现场 另 外还可以结合手机 WAP