基于GSM和MODEM的遠程門禁監測分析系統的設計

趙小強

（西安郵電學院 信息與控制系 西安 710061）

0 引言

全國各大型車站、旅游景點每天都要進出很多人，每天相應的管理部門都要及時統計各個旅游景點和車站的出入人數，目前，一般都是通過各個旅游景點或車站自行上報出入口人數，管理部門匯總后向全國發布各個站點的具體客流量，由于上報的時延性和不確定性，導致國家公布的情況和具體情況不一致，最終導致了管理部門不能對突發情況做出針對性處理。

本系統就是針對國家政策和社會所需應運而生的，主要是門禁監測這個領域，該系統監測內容主要包括：門禁進出口人數、違禁貨物的攜帶情況，系統采用先進成熟的GSM模塊和MODEM模塊以及傳感器技術、自動測量技術、微處理器技術相結合的方法，實現各個站點的信息數據實時采集和處理的遠程化、自動化和智能化[1～4]。

1 硬件設計

1.1 硬件總體結構

系統采用ARM（S3C44B0+）作為下位機的核心控制器，通過紅外傳感器對門禁系統進出口人數進行統計，通過金屬探測器對違禁金屬物進行探測，通過危險物探測器對易燃、易爆物品進行探測，利用S3C44B0+自帶的UART口進行數據傳輸，通過MODEM轉換器利用現有完備的公共電話網實現遠距離通信，同時系統采用GSM無線傳輸方式實現監測數據的超標報警，所有實時數據除了通過公共電話網傳輸到上位機外，還通過SPI接口存儲在下位機SD卡。同時用VB編寫上位機控制軟件，對下位機通過UART口上傳的多路數據進行顯示、存儲、分析，生成歷史曲線和實時曲線，并根據采集的數據對下位機做出相應的控制。

硬件總體結構框圖如圖1所示,系統總體結構框圖由上位機（PC）、下位機（控制板）、傳感器組、GSM模塊、MODEM模塊、電源和液晶等組成。

圖1 硬件總體結構框圖

1.2 數據采集模塊

數據采集模塊主要包括紅外傳感器、金屬探測器、危險品探測器等。多路傳感器和探測器信號經過AD轉換后，送給ARM控制器S3C44b0+進行處理。

1.3 通訊模塊

本系統通訊模塊如圖2所示，使用串口0 、串口1 分別輸出各自的數據，串口1連接GSM無線短信模塊，通過GSM網絡發送超標報警信號。串口0連接MODEM，通過公用電話網實現和上位機（PC）的通信。

本系統使用的MODEM模塊采用工業級嵌入式MODEM，該MODEM直接通過串口與MCU進行連接。該模塊支持標準的AT指令集，具有撥號/自動應答能。EMODEM電氣接口采用標準串行總線連接方式，使用標準雙列SIP14插針接口，具有尺寸小，連接方便的特點。其傳輸速率從14.4 kbps---56kbps，完全滿足本系統的數據流量需求。

本系統采用的GSM模塊是TC35，TC35是siemens公司推出一種無線通信GSM模塊，可以快速、安全可靠的實現數據傳輸、語音傳輸、短消息服務和傳真服務。模塊有AT命令集接口，支持文本、PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4K,4.8K,9.6K的非透明模式。TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成?；鶐幚砥髦饕幚鞧SM終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有

圖2 通訊模塊框圖

模擬、數字信號，在不需要外設的前提下，可以支持FR,HR和EFR語音編碼。TC35模塊主要通過串口與MCU進行連接，從而實現MCU對TC35模塊的控制。

1.4 存儲模塊

本系統的儲存模塊主要是通過和GSM公用的串口1向單片機MSP430發送數據，單片機把收到的數據存儲到SD卡中 ，同時可以通過MSP430單片機讀取SD卡的數據，直接發送到上位機,存儲信息主要包括站點的進出口人數、違禁物品情況、時間等。

2 軟件設計

2.1 下位機軟件設計

下位機軟件部分主要包括數據采集子程序、串口發送子程序、SD存儲子程序（MSP430單片機控制）、數據分析處理子程序、液晶顯示子程序、按鍵控制子程序、實時時鐘等七大部分，下位機主程序流程圖如圖3所示。

圖3 下位機主程序流程圖

2.2 上位機軟件設計

上位機監控軟件（PC端）主界面如圖4所示，實時采集監控上位機軟件由系統總控制模塊、用戶身份認證模塊、用戶權限分配模塊、實時數據接收與分析模塊、數據庫啟動與加載模塊、數據庫數據存儲與維護模塊、MODEM檢測模塊、串口及并口檢測及其地址讀取模塊、手機設備檢測模塊、手機短信收發模塊、工業卡數據讀取與分析模塊、工業數據歷史記錄管理模塊、工業數據卡數據管理模塊，系統日志管理模塊、系統后臺管理模塊、數據打印及其預覽模塊、郵件發送模塊、系統升級模塊、系統自檢與更新模塊、國家標準通過互聯網更新模塊組成。所述用戶身份認證模塊對進行登陸的用戶成功進行用戶身份認證之后，普通用戶與系統管理員便進入系統總控制模塊，超級用戶直接進入系統后臺管理模塊，并由用戶權限分配模塊分配得到一定的權限；用戶可以在用戶權限許可下啟動實時數據接收與分析模塊。

圖4 監控上位機軟件主界面

模塊啟動加載成功的數據庫中，另一方面給用戶以設備

檢測到的數據是否符合要求的提示；此外，當用戶需要將工業數據卡中的數據重新讀取時，只要啟動工業卡數據讀取與分析模塊。

4 系統實現

系統通過對門禁的采樣數據進行分析，判斷各個門禁各項指標是否在正常狀態，其中測試的項目包括：進出口人數、違禁金屬物、易爆危險物等。在測試的項目的各項指標正常時，各傳感器信息傳給上位機進行處理分析并存儲在SD卡中以供參考和查閱；當有項目指標達到或超過設定狀態時，向監管部門主管手機發送報警信號，以便做出及時處理，并啟動調節機構，對各門禁裝置發出控制信號。

5 結論

本系統可以實現多個站點的進出口人數、違禁物品攜帶的遠程監測，所有監測數據除通過公共電話網傳輸到上位機外，還通過串口存儲在下位機SD卡上，互為備份，可以有效的防止由于各種外部不確定因素造成的數據流失，從而提高了系統的可靠性，另外系統采用了GSM無線傳輸方式對實時監測到的超限數據進行報警，方便監管部門主管人員做出及時處理。

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