GPRS/SMS在消防中心管理系統中的應用

王春剛

（富智康〈南京〉通訊有限公司，江蘇 南京210029）

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業務的簡稱，是移動電話迅猛發展和Internet廣泛應用的必然產物。GPRS自推出以來，已經在生產生活的各個方面得了廣泛應用，它具有永遠在線、按流量計費、快捷登陸、高速傳輸、自如切換等優點，同時GPRS可以按TCP/IP或UTP的方式連接到Internet網，只要有GPRS網絡覆蓋的地方，都可以使用。這比自已建設無線電臺網絡要經濟和快速的多。

現在消防執能部門對各個單位的消防設備的管理，特別是電子報警系統的投入及報警情況，只能通過人為的、定期的去檢查，這種情況如果出現在大型城市，那么可見檢查只是以抽查方式，而且不是全面的，動用許多人力物力，且不能對這些單位的電子報警系統設備長期的情況進行掌握，而GPRS的應用可以完全的克服這些弱點。以市或區縣為單位的消防執能部門，只需要安裝GPRS消防系統管理中心服務器和管理軟件，就可以實現對散落在城市各個地方電子報警系統的聯網的管理與控制。當然我設計的方案也可以使用固定的寬帶網，但GPRS具有布線快，費用少特點，也可以在偏遠的區域獨立使用。下面就GRPS實現方式與實現的功能闡述如下：

1 系統架構設計

消防中心管理系統分為主站和終端兩個部分，其總體結構如圖1所示，裝在各個用戶現場的系統終端，一方面通過RS485/RS232接口同消防電子設備進行通信；另一方面通過GPRS無線通訊網絡同安裝在消防局的主站進行通信。通過安裝用戶現場的系統終端，利用GPRS無線通訊網絡系統，主站可以對各個用戶的消防設備進行參數設置和各種情況的采集，當消防設備有重要數據要上報時，也可以通過系統終端將這些數據上報給主站，然后主站對這些數據進行分析處理。

圖1 消防中心管理系統總體結構圖

主站系統基于客戶/服務器（C/S體系）架構，完整系統是由前置采集系統、數據庫服務器、系統維護工作站、路由器、網絡交換機、防火墻、遠程訪問服務器、打印機等組成。前置采集系統安裝于數據庫服務器上，它的作用是起到數據的接收、發送、轉發和存儲的作用。當現場終端通過GPRS登陸至前置機后，前置機和終端之間就形成了一個鏈路通道，它們之間可以以TCP/IP或UDP報文的方式相互收發數據，當前置機收到終端的數據后，經處理分析將其存于數據庫服務器中，以便于系統維護工作站的維護與處理，如系統維護工作站可以通過前置機對終端進行操作，而終端可以將上報的報文傳至前置機，前置機將收到的數據處理分析將其存于數據庫服務器中，也可一起將其傳至系統維護工作站上。當終端系統出現故障時將實時報警。

終端系統采用嵌入式系統，擁有多個RS485/RS232接口與各種消防設備進行通訊，以及多個開關量和模擬量的輸入端子用于監視消防設備的運行情況，主站通過GPRS網絡可以下發多種參數設置給終端，甚至是控制命令,主站也可以召測終端處理的各種數據,如消防報警記錄、故障記錄等；當消防設備有主要的事件（如消防設備的實進報警）要上報時，可以通過終端將數據上報至主站，主站收到事件后即時處理，將這些重要事件的信息顯示在工作站上。該終端上還設置了紅外接口和按鍵，也可以方便的設置和查詢各種數據。終端上可以保存近10天的數據，也可根據配置的MEMORY容量，動態擴大保存數據的天數。

2 終端系統的硬件設計

終端系統的整個硬件設計的總體框圖如圖2所示：

圖2 終端系統的整個硬件設計的總體框圖

終端系統的整個硬件設計主要有下面幾個部分組成：

2.1 中央控制部分的單片機采用了瑞薩公司出產的30626高性能單片機或ATML 91以上系列的單片機，這些單片機具有處理速度高、編程效率高、接口豐富、地址空間大、抗外部干擾能力強等優點。保證的GPRS終端的強大功能和良好的可維護性和可升級性。

2.2 GPRS模塊采用了工業級的西門子M55等模塊，M55模塊支持標準的AT指令集，具有良好的穩定性。接口為232方式，波特率為19200。

2.3 紅外接口可以通過手掌機方便的對終端進行設置、控制、查詢的功能。

2.4 FLASH Memory采用ATMEL公司生產的AT45DB321C等非易失存儲器，具有4M以上字節空間，可以將重要的數據或參數存儲在這，終端掉電后數據也不會丟失。

2.5 SRAM數據存儲器采用了BSI的BS62LV1600存儲器，具有2M字節的空間和速度快的優點，用于動態數據的存儲與交換，可以提高單片機的運行效率。

2.6 232/485接口采用MAX公司生產的232/485芯片，具有抗干擾能力強的優點，用于同消防設備的通訊，如圖4、圖5。

2.7 I/O控制與監視接口采用光電隔離器件，用于對消防設備的控制與監視。其中8個端口為控制，8個端口為監視，如圖3為局部圖。

2.8 顯示接口采用LCD大屏顯示方式；鍵盤等接口采用I2C/SPI的芯片，具有良好的特點人機界面。

圖3 終端I/O控制與監視接口圖

圖4 終端485接口圖

3 終端系統的軟件設計

終端系統的軟件設計主要是基于UCOSII/ULINUX操作系統，這兩種嵌入式操作系統，它具有移植和裁減方便，可以通過信號、郵箱以及隊列能夠很好的實現任務間的實時通訊、系統同步以及多任務間的管理和調度。由于篇幅原因在這我就不介紹操作系統，下面主要介紹軟件設計的思路。

針對終端要求的功能，將軟件設計成多個模塊，主要有GPRS通訊驅動模塊、紅外驅動模塊、232/485驅動模塊、I/O口控制與監視模塊、數據存儲模塊、數據字典模塊、界面顯示模塊、LCD顯示驅動模塊、鍵盤驅動模塊、軟件規約模塊、數據分析處理模塊、主動上報和告警模塊、軟件下載與升級模塊、操作系統模塊等。

現將軟件的部分模塊介紹如下：

GPRS通訊驅動模塊：GPRS模塊采用了工業級的西門子M55模塊，M55模塊支持標準的AT指令集，具有良好的穩定性。接口為232方式，波特率為19200。現將GPRS驅動模塊登陸連接流程圖顯示如圖6。

數據存儲模塊：將每一時刻的信息記錄下來，用于分析處理和存儲。

數據分析處理模塊：將實時信息與歷史信息分析處理，或進行存儲，或進行主動上報和告警，或進行控制等。

軟件規約模塊：此模塊是將通訊驅動模塊得到的數據包進行解包和處理的過程，或是將信息打包發送至主站的過程，在這里使用地是自定義的規約，此模塊實現了主站與終端之間的通訊。

軟件下載與升級模塊：通過此模塊可以實現終端程序的自動下載與升級，避免了以前要升級程序時要跑到現場的煩惱。

主動上報和告警模塊：此模塊能將設置好的重要的信息上報至主站，讓主站及時了解終端的信息。

232/485驅動模塊：此模塊可以實現對復雜消防設備的控制與監視，消防設備與終端之間可以通過規約來實現這種功能，這也是主要的消防設備采集端口。

I/O口控制與監視模塊：此模塊可實現對簡單的開關量信號的消防設備控制與監視，操作比較簡單。

其它模塊的作用與硬件設計時的作用相似，在這里不再進行講述。

圖5 終端232接口圖

圖6 GPRS驅動模塊登陸連接流程圖

4 主站系統的軟件設計

在上面已介紹，主站系統基于客戶/服務器（C/S體系）架構，完整系統是由前置采集系統、數據庫服務器、系統維護工作站、路由器、網絡交換機、防火墻、遠程訪問服務器、打印機等組成。

前置采集系統安裝于數據庫服務器上，它時刻處于服務器某些端口的監聽狀態，它的作用是起到數據的接收、發送、轉發和存儲的作用。當現場合法的終端通過GPRS登陸至前置機后，前置機和終端之間就形成了一個鏈路通道，它們之間可以以TCP/IP或UDP報文的方式相互收發數據，當前置機收到終端的數據后，經處理分析將其存于數據庫服務器中，以便于系統維護工作站的維護與處理，如系統維護工作站可以通過前置機對終端進行操作，而終端可以將上報的報文傳至前置機，前置機將收到的數據處理分析將其存于數據庫服務器中，也可一起將其傳至系統維護工作站上。因為GPRS信道在通訊時每隔一段時間都要有一段心跳報文，否則終端會自動下線，在這個系統中由終端定時產生心跳報文，前置機在收到此報文后給予應答，此心跳報文也可作為終端檢測GPRS信道通斷的報文。

系統維護工作站安裝于監控中心的計算機上，通過此工作站可以對終端進行控制與處理，也可以將終端主要信息傳送至系統維護工作站。

5 其它

由于考慮到終端時刻處于GPRS狀態時，心跳等都是有字節的數據報文，所以維護的成本較高，在設計中我們可以將終端平時處于SMS短信狀態，當主站系統要建立與終端的通道時，可以先發送一幀短信息去激活終端，終端在接收到短信后自動上線，建立與主站系統的信道，此過程同終端剛上電時相同，所以我們將這樣的過程稱為短信激活；當然也可以通過電話振鈴將其激活，我們稱為振鈴激活。此系統還可以擴展其它通訊模塊，如CDMA、電話線、LAN、電臺、串口等，實現系統通訊的多樣化。

通過該系統的運行，我們可以實現GPRS消防中心管理系統對各個單位的消防設備的智能管理，及時了解與掌握各個單位的消防設備的狀況，減少了平時檢查的人力物力，對保證人民的生命與財產安全有重要作用。當然此系統也可以方便地改造成其它系統，應用比較廣泛。