基于GPRS的淋浴車監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

陳曉東

(西安工業(yè)大學(xué)，西安710032)

1 引言

淋浴車是專門為長時間在野外作業(yè)的工作人員提供洗浴而設(shè)計的一種車輛，車上設(shè)有淋浴間和整套洗浴設(shè)施。分布在不同地方的淋浴車工作時，要隨時監(jiān)測本車的水溫、水壓、油量等。同時，對出現(xiàn)的故障和油量不足的情況要及時報警并向監(jiān)控中心申請維修，這就需要將各個淋浴車的油量及運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心根據(jù)各臺淋浴車的運(yùn)行狀況，調(diào)派維修人員和加油車，使其在第一時間為淋浴車排除故障和補(bǔ)充油量，保證淋浴車的正常工作。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)由三部分組成:監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、淋浴車終端。監(jiān)控中心服務(wù)器必須可以連接到Internet，并具有固定IP。監(jiān)控中心和淋浴車之間采用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通訊傳輸數(shù)據(jù)。GPRS可以接入基于 TCP/IP的外部網(wǎng)絡(luò)，因此能夠提供Internet網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入［1］。需要維修和補(bǔ)充油量的淋浴車通過GPRS模塊發(fā)送請求給監(jiān)控中心，以便監(jiān)控中心及時派人維修和補(bǔ)充油量，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

3 終端系統(tǒng)硬件設(shè)計

淋浴車系統(tǒng)以LPC935為控制核心，輔以油量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、鍵盤顯示模塊、無線通訊模塊、報警裝置及燃燒器，各模塊間的連接見圖2。當(dāng)淋浴系統(tǒng)啟動時，通過溫度傳感器、壓力傳感器和油位傳感器檢測當(dāng)前水溫，水壓和油量。系統(tǒng)啟動5分鐘后，水壓達(dá)不到一定的要求，則水管可能漏水，啟動后水壓超過設(shè)定的最大值時水路可能堵塞。燃燒器通過P0.7口控制，P0.7口給高電平時，光藕導(dǎo)通，繼電器吸合，燃燒器通電點(diǎn)火，燃燒器中裝有火焰探測器，燃燒器通電后若未能點(diǎn)火，火焰探測器將輸出高電平給P2.4口。出現(xiàn)漏水、管路堵塞和未能點(diǎn)火的情況時，單片機(jī)立即停止燃燒并且報警和請求監(jiān)控中心及時維修。

3.1 控制器

控制器選用P89LPC935單片機(jī)，它是一款單片封裝的微控制器，適合于本系統(tǒng)要求的高集成度、底成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。LPC935采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時間只需2-4個時鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51，同時，LPC935集成了許多系統(tǒng)級功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目。該單片機(jī)內(nèi)置2個4路輸入的8位A/D轉(zhuǎn)換器，不需再單獨(dú)選用A/D轉(zhuǎn)換器，簡化了外圍硬件電路。P89LPC935內(nèi)部的看門狗電路及低電壓掉電檢測可在電源故障和受到強(qiáng)電磁干擾時使系統(tǒng)可靠復(fù)位，提高了系統(tǒng)的安全可靠性［2］。

圖1 淋浴車監(jiān)控系統(tǒng)總體方案

圖2 淋浴車終端硬件電路圖

3.2 溫度傳感器

選用DS18B20單線數(shù)字式溫度傳感器。其測量范圍在-55℃ ～+125℃，支持“一線總線”接口，現(xiàn)場溫度直接以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。CPU對DS18b20的訪問流程是:初始化后再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作和數(shù)據(jù)操作，每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時序和通訊協(xié)議。系統(tǒng)加上拉電阻后將DS18b20信號端接入P2.0口。測得的溫度如果大于設(shè)定高溫時，關(guān)閉燃燒器，當(dāng)溫度低于設(shè)定的低溫時，開啟燃燒器，這樣就保證水溫在一定范圍內(nèi)恒定。

3.3 鍵盤顯示模塊

采用LED顯示洗浴水溫，通過鍵盤可設(shè)洗浴溫度，當(dāng)高于設(shè)定溫度時，停止燃燒，低于設(shè)定的某一溫度時，開啟燃燒器。

3.4 油量監(jiān)測

本系統(tǒng)采用CR-60612油位傳感器測量油量。該傳感器利用當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個變化量通過電路轉(zhuǎn)換并進(jìn)行精確的線性和溫度補(bǔ)償，將輸出1-5V標(biāo)準(zhǔn)信號接入P0.0口，P0.0口通過端口配置可設(shè)定為A/D轉(zhuǎn)換采集油量數(shù)據(jù)。

3.5 無線通訊模塊

本系統(tǒng)選用西門子公司的MC55模塊，該模塊是目前最小的三頻GSM/GPRS模塊，具有很高的可靠性和易用性，很適合在移動終端中作無線通信模塊。MC55提供了R IL/MUX軟件包，同時內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，在開發(fā)過程中無需對模塊編寫通信協(xié)議［3］。

3.5.1 MC55模塊的開機(jī)和關(guān)機(jī)

MC55上電時，必須將IGT引腳電平拉低并持續(xù)大于100ms，模塊才能開機(jī);關(guān)機(jī)時將EMEROFF引腳拉低且維持3.2s，模塊才能關(guān)機(jī)。本設(shè)計用單片機(jī)P0.5、P0.6口驅(qū)動上述兩引腳，控制該模塊的開機(jī)關(guān)機(jī)。模塊正常工作時，SYNC輸出脈寬600ms占空比為1:1的時鐘信號，發(fā)光二極管VDO1均勻閃爍;登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò)時，VDO1長滅短亮［4］。

3.5.2 單片機(jī)和MC55之間的通信

MC55模塊與微控制器之間通過串口 RXD、TXD來實(shí)現(xiàn)與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，單片機(jī)通過AT指令來實(shí)現(xiàn)與MC55之間的命令和數(shù)據(jù)控制。

4 淋浴車終端軟件設(shè)計

終端工作時，單片機(jī)不斷檢測MC55模塊和故障報警狀態(tài)，如無故障發(fā)生，則定時啟動AD采集數(shù)據(jù)，定時通過串口發(fā)送給GPRS通信模塊，最后通過AT指令控制通信模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet。如有燃燒器故障、水壓故障等警情發(fā)生，則不等定時發(fā)送時間到來就將數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器，監(jiān)控人員了解到當(dāng)前狀態(tài)后，及時調(diào)派加油車給淋浴車補(bǔ)充油量或維修。軟件流程如圖3所示。

很多企業(yè)的內(nèi)控制度并不健全，領(lǐng)導(dǎo)及員工的內(nèi)部控制意識淡薄。這主要表現(xiàn)為：①有的企業(yè)沒有設(shè)置內(nèi)部控制制度。②有的企業(yè)雖然制定了內(nèi)部控制制度，但該制度存在缺陷，缺乏可操作性。③有的企業(yè)設(shè)定了有效的內(nèi)控制度，但是員工并沒有按制度執(zhí)行。

單片機(jī)對MC55的操作主要包括:MC55連接服務(wù)的建立和數(shù)據(jù)發(fā)送的建立。

GPRS上電后，通過AT命令向服務(wù)器發(fā)送連接請求，服務(wù)器幀聽到請求后建立Socket連接。AT命令由ASCⅡ組成，基本設(shè)置如下［3］:

AT^SICS=0，CONTYPE，GPRS0 //選擇的連接類型為GPRS0;

AT^SICS=0，USER，“shower” //用戶名為shower;

AT^SICS=0，psssword，“123” //密碼為123;

AT^SICS=0，apn，cmnet//GPRS 接入點(diǎn) apn 為cmnet;

AT^SISS=1，srvType，sockek//服務(wù)類型為 socket;

AT^SISS=1，conId，1//ID 號為1;

AT^SISS=1，address，“socketcp://65.168.25.128:2000”//指定服務(wù)器IP和端口;

建立完連接模式及服務(wù)模式后開啟Internet會話;

AT^SISO=1//開啟socket服務(wù);

AT^SISW=0，8//向服務(wù)規(guī)范1發(fā)送8個字節(jié)數(shù)據(jù);

AT^SISC=0//關(guān)閉Interner會話。

圖3 淋浴車終端主流程圖

5 結(jié)束語

本監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS無線通訊技術(shù)，將淋浴車的運(yùn)行狀況及油量數(shù)據(jù)及時傳送到監(jiān)控中心，以便監(jiān)控中心調(diào)派加油車和維修人員及時維護(hù)，解決了野外分散作業(yè)無法監(jiān)控和及時維護(hù)的問題，有很好的應(yīng)用前景。

［1］ 韓東方，朱善安，蔣正義.基于GRPS/SMS的無線抄表系統(tǒng)的終端機(jī)設(shè)計［J］.工業(yè)控制計算機(jī)，2004，17(10):28-29.

［2］ 周立功.LPC900系列FLASH單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

［3］ 宋天武.基于MC55模塊的水情自動測報終端的設(shè)計［J］.水利水電技術(shù)，2010(4):91-94.

［4］ Siemens.MC55/MC56 H ardw are In terface＆ MC55 AT Command Set［M］.2006:199-200.