基于移动无线网络的远程监控方案设计

引言

进入21 世纪，信息的地位日益重要，对信息的获取和处理能力成为现代信息处理中的关键问题。在人类社会信息化的过程中，借助各种通信手段是实现信息交流的主要方式。各种需求使得移动通信（寻呼、GSM／GPRS、CDMA）和Internet 迅速发展起来。当信息化达到一定程度后，遇到一个迫切的问题是：如何将众多分散的生产单元、信息单元纳入统一信息化进程，比如大型油田的油井控制、大型煤矿的矿井控制、水文监测点的控制等。

传统的无线监控系统多采用电台。但电台的抗干扰性差、保密性差，不适合在城市使用。能利用无线移动网络的无线监控系统势必具有无可比拟的优势。目前，移动无线传输数据的方式主要有3 种：GSM 短消息、GPRS 和CDMA。

GSM 网络用短消息来传输数据，由于短消息传输用的是信令信道，采用存储转发的方式，其缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。GPRS 采用分组交换技术，按流量计费，能高效的传输数据和信令；GPRS 理论传输速率可达171.2 kb/s，实际传输速率大约在40 kb/s。CDMA 1X 网络提供分组形式的数据业务，CDMA 1X 理论传输速率可达300 kb/s，目前的实际传输速率大约为100 kb/s，可以用于Internet 连接、数据传输等应用。CDMA 1X 无线数据网络以其覆盖范围广、费用低、技术完善、安全可靠性高等优点，当之无愧地成为上述业务信息化中的重要资源。

本文将分别介绍远程监控系统的系统组成以及基于MG815+无线模块和ARM LPC2210 微控制器的远程终端。

重点是远程终端硬件和软件的设计与实现。

1 系统组成

本系统利用CDMA 1X 移动通信网络完成数据的无线传输，免去了现场组网的初期建设费用以及日后的网络维护费用。通过远程终端，将采集到的现场数据以IP 包的形式发送到监控中心，在监控中心进行数据处理、存储，并提供相应的查询、统计及报表功能。监控中心也可以通过向远程终端发送IP 包，设定监控终端配置信息或控制命令，获取远程终端的实时数据。

本系统的突出特点是“按流量计费”，CDMA 1X 网络支持用户的“一直在线”工作方式，在终端空闲时间采用休眠状态，若需要传送数据，则将终端唤醒开始工作，这大大节省了费用；另外由于CDMA 采用了伪随机序列 PN 进行扩频／解扩的扩频通信技术，具有天然的保密性，其信息在空中信道上被截获的概率几乎为零，可以保证数据传输的安全性；另外由于移动通信网络较全面的覆盖范围，使系统的组网非常灵活，能够满足复杂、易变的条件。

系统组成包括远程终端设备、CDMA 网络和监控中心，原理框图如图1所示。

图1 系统原理

2 远程监控终端硬件设计

远程监控终端硬件结构原理如图2 所示。图2 主要由嵌入式微控制器LPC2210，采集单元，显示单元，存储单元，通信模块和电源单元构成。

图2 远程终端硬件结构

2.1 CDMA 模块

CDMA模块采用中兴公司的MG815+模块，MG815+ 是基于高通公司的6025 平台的工业级CDMA 模块，支持语音、数据、短信等功能。可用在基于CDMA 技术的车船载、无线终端、数据卡、数据传输、实时监控、实时图像等领域。该模块集射频电路和基带于一体，具有高通信质量、高效频谱利用率、高抗干扰、高保密性、低辐射等特点，并且向用户提供标准的AT 指令接口，因此用户可以很方便的通过ARM嵌入式处理器的串口与MG815+模块连接，并直接使用AT 指令就可方便地实现数据的传输以及模块的设置。MG815+模块通过一个40PIN，一个10 PIN 连接器提供外部连接。