基于GSM的人防工程環境監測短信報警平臺研究

張 翼，劉海波，繆小平，許 艾，楊孝源

(解放軍理工大學，江蘇 南京 210007)

?

基于GSM的人防工程環境監測短信報警平臺研究

張 翼，劉海波，繆小平，許 艾，楊孝源

(解放軍理工大學，江蘇 南京 210007)

人防工程實現內部設備自動化是必然的趨勢，分析了人防工程內部設備自動化系統中環境監測故障遠程報警面臨的問題，提出了將內部設備自動化系統環境監測故障觸發的警情信息通過全球移動通信系統(Global System for Mobile Communication,GSM)通信模塊及時發送給工程維護管理人員的方法，開發了人防工程內部環境監測短信報警平臺，有效地解決了人防工程維護管理工作的時間和空間的限制，提高了工程維護管理的時效性和便利性。

GSM通信模塊；短信報警；設備自動化；人防工程

0 引言

人防工程是為保障人民防空指揮、通信、掩蔽等需要而建造的防護建筑，是防備敵人空襲，有效地掩蔽人員和物資，保存戰爭潛力的重要設施[1]。隨著信息時代的高速發展，人防工程提出了實現內部設備自動化的目標[2]，目的是提高工程保障能力，減少維護管理人員，降低系統運行能耗，大大提高工程的維護管理水平[3-4]。在戰時，指揮中心值班人員會對人防工程內部設備運行情況實時監測，一經發現問題會快速反應并處理。當前人防工程大多處于平時維護保養期，維護管理人員沒有全天候在工程內部值守。當工程內部環境監測出現異常而發出報警時，非值班時期維護管理人員往往不能及時得知。若故障第一時間得不到處理，可能造成設備損壞、環境惡化等嚴重問題[5]。因此，實現人防工程內部環境監測的遠程報警意義重大。

隨著通信技術的不斷發展，人們對GSM技術研究較為深入[6]，對基于GSM通信模塊的分布式監測技術進行了深入研究。針對農業生產中部分溫室地點偏僻、位置分散等特點，黃培[7]設計了一種通過GSM網絡提供的短消息業務(Short Message Service, SMS)和通用分組無線服務(General Packet Radio Service, GPRS)網絡對溫室群進行遠程監控的系統。張璘等人[8]設計了一種基于GSM網絡的遠程溫濕度監測系統。蔡曉艷等人[9]研究了GSM 短信模塊的家庭防盜報警系統，闡述了系統硬件和軟件的整體設計方案、器件選型、單元電路設計及整體電路連接。由此可知，GSM技術適用于監測范圍廣、數據采集點分散、檢測環境復雜的檢測任務。如果將GSM通信模塊引入人防工程內部設備自動化系統中，將能很好地解決人防工程環境監測的遠程報警這一難題，并且能夠大大提高工程管理的實時性和有效性。

1 系統總體設計

圖1 分布式控制系統結構圖

當前，人防工程內部設備自動化系統多采用分布式控制系統。分布式控制系統是應用計算機技術對生產過程進行集中監測、管理和分散控制的綜合性網絡系統[10]。系統結構圖如圖1所示。上位機是指可以直接發出操控命令的計算機，一般是個人計算機或服務器，屏幕上顯示各種信號變化，如人防工程內部設備液壓、水位、溫度和濕度等。下位機是直接控制設備和獲取設備狀況的計算機，一般是可編程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、單片機等。上位機發出的命令首先給下位機，下位機再根據此命令解釋成相應時序信號直接控制相應設備。下位機不時讀取設備狀態數據，一般為模擬量，轉換成數字信號后反饋給上位機。由此可見，上位機是整個系統神經中樞和信息匯集地，各類報警信號也將匯集到上位機，因此當上位機產生報警記錄時，立即將報警信息通過GSM通信模塊發送到工程管理人員的手機上，則可極大地提高工程管理效率。

圖2 系統流程圖

上位機軟件通常是由組態軟件開發而成的。組態軟件，又稱“組態監控軟件”(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)，是數據采集與過程控制的專用軟件，處于自動控制系統的監控層。它是通過靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。常用的組態軟件有WinCC、InTouch、Ifix、世紀星和組態王等。這些組態軟件的功能大同小異，因此本系統選用適用范圍較廣和代表性較強的西門子的WinCC組態軟件作為測試環境，其他組態軟件原理類似。主要工作流程如圖2所示。

下位機采集傳感器檢測到的參數信息并將其轉換成數字信號上傳至上位機；上位機組態軟件根據系統設定的報警條件進行判定；如參數值符合報警觸發條件則觸發報警并將報警記錄歸檔；報警平臺定時讀取報警記錄信息并判斷是否有新警情出現，如有，則通過GSM通信模塊發出警情短信通知工程管理人員迅速處理。系統硬件連接如圖3所示。

圖3 系統硬件連接圖

2 軟件設計與實現

根據系統總體設計要求，短信報警平臺除了系統數據庫設計外，還包含四個功能模塊：通信鏈接模塊、警情信息讀取模塊、基本信息管理模塊和系統日志模塊。平臺開發環境為：操作系統：Windows 7 旗艦版；開發平臺：.Net Frame Work 4.5；開發環境：Visual Studio 2012；開發語言：C#.net；數據庫：Microsoft Office Access 2007。

2.1 系統數據庫設計

數據庫采用Microsoft Office Access 2007。根據系統實際需求，數據庫共包含四個數據表，分別為：單位信息表(UnitInfo)、工程管理人員信息表(PersonInfo)、日志表(LogInfo)和警情信息表(AlarmInfo)。單位信息表、工程管理人員信息表號和警情信息表字段定義如表1～表3所示。

表1 單位信息表(UnitInfo)字段

表2 工程管理人員信息表(PersonInfo)

表3 警情信息表(AlarmInfo)

2.2 通信鏈接模塊

通信鏈接模塊的主要功能是建立GSM通信模塊與上位機間的通信鏈路。安裝驅動程序后，GSM通信模塊將虛擬成上位機的一個串口，兩者進行串口通信。通信模塊的二次開發包內包含了鏈接的動態鏈接庫文件sms.dll，調用其中的Sms_Connection函數即可建立鏈接。引入代碼如下：

[DllImport(“sms.dll”, EntryPoint=“Sms_Connection”)]

public static extern uint Sms_Connection

(string CopyRight, uint Com_Port, uint Com_BaudRate,

out string Mobile_Type, out string CopyRightToCOM);

執行代碼如下：

Sms_Connection(CopyRightStr, uint. Parse(TextBox_Com. Text), 9600, out strType, out CopyRightToCOM) ==1;

2.3 警情信息讀取模塊

WinCC的數據庫分為設計時數據庫和運行時數據庫兩種，分別放在相關的目錄。由于警情歸檔記錄是存儲在運行時數據庫中的，因此只需關注運行時數據庫即可。運行時數據庫是Microsoft SQL Server數據庫，數據庫名稱為“CC_工程名_年_月_日_時_分_秒R”。因此，當WinCC運行時，打開數據庫管理器查看數據庫名稱即可。由于警情是隨時可能被觸發的，因此可以采用Timer定時器來定時讀取警情信息記錄表，判斷是否有新警情產生，定時器時間間隔可自行定義。數據庫代碼如下：

WinCCOLEDBConnectionStrings=“Provider=

WinCCOLEDBProvider. 1; Date Source=BJRFJ-7O4A491DB

WINCC; Catelog=“+sDsn+”;”;

objWinCCOleDbConnection=new OleDbConnection(WinCCOLEDBConnectionStrings);

objWinCCOleDbConnection. Open();

讀取最新警情的SQL語句如下：

String strSQL=“ALARMVIEW:SELECT*FROM

AlgViewCHT DateTime>’“+tfrom+”’AND DateTime<’“+tto+”’order by DateTime desc”;

2.4 基本信息管理和系統日志模塊

基本信息管理模塊主要用于管理工程人員的基本信息和手機號碼等，以便發送報警短信時使用。對于工程管理而言，工程維護日志是非常重要的。因此系統日志模塊將系統發送的短息記錄保存到Access數據庫中，方便后期查詢。

2.5 系統實現

設備自動化系統短信故障報警平臺主界面如圖4所示。

圖4 系統主界面

信息維護子界面如圖5所示。

圖5 信息維護子界面

3 結論

將本短信報警平臺應用到多個人防工程中，都可以及時將人防工程內部設備自動化系統的報警信息發送到指定的工程管理人員的手機中，使之能夠隨時隨地了解工程內的報警信息，驗證了本短信報警平臺的可靠性，極大地提高了工程維護管理的效率。隨著無線通信技術和互聯網云技術的飛速發展，將人防工程內的各項環境參數和設備運行狀態實時同步到公有云或私有云端，可使工程管理人員在任何地方實時監控工程的整體運行情況，是下一步急需研究的方向。

[1] 合肥市人防辦. 什么是人防工程[J]. 國防, 1996(1):20-20.

[2] 繆小平. 實現設備自動化,提高工程維護水平[J]. 制冷與空調(四川), 2010, 24(5):70-75.

[3] 繆小平, 彭福勝, 耿世彬,等. 防護工程設備自動化系統一體化集成方法研究[J]. 中國工程科學, 2013, 15(5):84-94.

[4] 孫厚釗, 吳強. 人防工程維護管理信息系統的構建[J]. 國防科技, 2011, 32(2):39-43.

[5] 林昊海. 探討城市人防工程維護管理信息系統的構建[J]. 信息化建設, 2016(4):236.

[6] 姜力. 基于GSM的中文短消息收發實現[J]. 微型機與應用, 2003, 22(9):32-34.

[7] 黃培, 徐立鴻, 王樂達,等. 基于GSM/GPRS的溫室環境遠程監控系統設計[J]. 微型機與應用, 2012, 31(18):45-47.

[8] 張璘, 陶琳, 袁江南,等. 基于GSM網絡的遠程溫濕度監測系統研究及實現[J].電子技術應用, 2012, 38(6):93-96.

[9] 蔡曉艷, 田凱, 王照平. 基于GSM短信模塊的家庭防盜報警電路的設計[J]. 實驗科學與技術, 2015, 13(3):20-22.

[10] 朱學軍. 分布式控制系統發展綜述[J]. 機床電器, 2004, 31(1):5-8.

Research on the SMS alarm platform of environment monitoring based on GSM in civil air defense engineering

Zhang Yi, Liu Haibo, Miao Xiaoping, Xu Ai, Yang Xiaoyuan

(PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China)

It is an inevitable trend to implement building automation in civil air defense engineering. In this paper, the problem of remote alarm of environment monitoring problems of the building automation system in civil air defense engineering is analyzed. The paper puts forward the method of sending the alarm information triggered by the environment monitoring problems of the building automation system to the engineering maintenance and management staffs in time through the Global System for Mobile Communication (GSM) communication module. Civil air defense engineering internal environment monitoring Short Message Service (SMS) alarm platform has been developed, which can effectively solved the time and space constraints of maintenance and management works in civil air defense engineering, and improve the timeliness and convenience.

GSM communication module; SMS alarm; building automation; civil air defense engineering

TP311

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.14.024

張翼，劉海波，繆小平，等.基于GSM的人防工程環境監測短信報警平臺研究[J].微型機與應用，2017,36(14)：79-81.

2016-12-30)

張翼(1992-)，通信作者，男，碩士研究生，主要研究方向：國防工程內部設備及智能化。E-mail:zhangyi_plaust@163.com。

劉海波(1982-)，男，碩士，助教，主要研究方向：國防工程內部設備及智能化。

繆小平(1957-)，男，博士，教授，主要研究方向：國防工程內部設備及智能化。