基于gprs的車載遠程監控系統的設計

【摘要】 本文介紹了一種基于GPS和GPRS結合的電子導航和遠程監控系統。為滿足車載控制器研發的需求，提出了一種基于GPRS網絡通訊的遠程監控系統。設計了基于GPRS模塊SIM900A的硬件電路和軟件程序。數據采集模塊從傳感器和整車CAN網絡采集數據，同時，利用GPRS無線通信模塊將車載終端GPS模塊的信息通過無線網絡發送到遠程數據服務中心，實現了遠程的實時監控和調度。

【關鍵字】 GPRS 車載控制器 數據采集 遠程監控

近年來，對機動性強、數目浩繁的移動物體進行監控、緊急支援和供給各類信息的需求，在客運、公安、銀行、物流等行業表示得尤其明顯。通用分組無線營業（GPRS）的呈現，使得人們可以對目標舉行全范圍、及時、全天候的監控調劑。本文在此基礎上提出了一種基于GPRS網絡的，用于試驗車輛車載控制器遠程數據采集的系統。通過本系統可以方便的遠程采集車載控制器的實時數據，便于工程人員實時掌握產品工作狀態，分析產品的性能和存在問題，對于車載控制系統的開發具有實際的意義。

一、遠程監控系統的總體設計

在長途監控體系整體布局中，GPRS收集分成無線接入和核心網絡兩部分。無線接入部分在挪動終端和基站子系統之間傳輸數據，核心部分在基站和邊沿路由器之間中繼傳輸數據。車輛1至n上的車載數據采集單元與GPRS模塊連接，通過撥號方式連接GPRS網絡并發送需要傳輸的數據，SGSN（服務GPRS支持節點）記錄用戶登陸情況和當前位置，將數據按協議封裝后發送給GGSN（網關GPRS支持節點）。GGSN起網關和路由作用，將GPRS分組數據包進行協議轉換，發送到遠端TCP/IP協議網絡。在監控中間有一臺帶有固定IP的服務器，在服務器上運行的服務器端軟件進行數據的接收。建立通信后，在監控中間的服務器上就能夠監測車輛的運行參數。

二、系統主要模塊

2.1遠程通信模塊

GPRS通信技術是在現有的GSM系統上發展起來的一種新型無線數據傳輸業務，可以實現點對點通信、支持TCP/IP連接和其它多種無線傳輸協議。本系統中負責遠程數據傳輸功能的模塊采用SIMCOM公司生產的SIM300模塊。SIM300是SIMCOM推出的GSM/GPRS雙頻模塊，兼容AT指令功能。SIM300模塊為用戶供給了功效完整的體系接口，只需投入少許的開發經費，在較短的時間內便可集成本身的利用體系。

2.2 CAN 總線數據收集模塊

CAN 層的定義通訊與開放系統互連模與（OS）I一致。現實的通信發生在每一裝備上相鄰的兩層，而裝備只經由過程模子物理層的物理介質互連。CAN 的要求規定模型的最下面兩層為數據鏈路層和物理層。本系統中 CAN 總線模塊采用美國 Microchip 公司生產 的 MCP2515 控制器。MCP2515 完全支持 CANV2.0B 技術規范。該器件能發送和收集普通和擴大的數據幀和長途幀。

三、軟件系統

監控中心主要是一個客戶化定制的軟件系統，采用模塊化設計，用VB編寫，以ACCESS為數據庫，主要用于各個車載終端發送信息的收集，解析出GPS地理信息、設備工作環境溫度、當前輸出狀態、設備工作狀態和存在的故障信息，并實時在電子地圖上顯示各個設備位置，在表格中顯示設備當前工作狀態，并將數據分類匯總存入數據庫便于日后查詢。

3.1車載數據采集單元軟件

車載數據采集單元軟件采用虛擬儀器開發平臺LabVIEW開發，主要實現數據采集、數據存儲、信息監控和遠程傳輸等任務，如圖3所示。在LabVIEW環境下各個任務并行運行，保證數據采集的實時性要求。數據采集任務不斷采集CAN數據和GPS數據并刷新實時數據緩沖區；信息監控任務從實時數據緩沖區中取出數據加以顯示；數據存儲任務將實時緩沖區中的數據以10Hz的頻率存儲在U盤里，由于采集參數比較多，遠程傳輸任務提取幾個關鍵數據，包括車速、經度、緯度、燃料電池電壓電流、燃料電池故障碼、蓄電池電壓電流、蓄電池故障碼、電機轉速等參數，通過GPRS模塊把這些數據傳輸到監控中心。GPRS遠程傳輸任務的流程比較復雜。串口初始化的通訊格式為波特率9600，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗；GPRS模塊初始化包括檢查SIM卡，設置GPRS模塊數據發送延遲時間，設置通訊網絡，設置登陸網絡的用戶名和GPRS模塊M100A支持標準的GSM07.07AT命令集，并增加了許多新命令以滿足其他的要求。遠程傳輸程序中用到的主要AT命令包括檢查SIM卡、設置移動通訊網絡名稱、設置遠端IP及端口等。車載數據采集單元向GPRS寫入ASCII格式的數據，數據幀的格式定義包括首字母、車量編號、當前時間、數據部分和結束符。

3.2監控中心軟件設計

監控中心的服務器硬件是一臺連接到Internet上帶有固定IP地址的PC機，該PC上運行服務器端監控軟件，主要任務包括接收車載數據采集單元發送的數據、監控界面顯示和數據存儲，而監控軟件采用LabVIEW開發，程序流程比較復雜。監控中心軟件接收多個車載數據采集單元發送的數據，必須采用多任務并行設計。一個任務專門負責在指定的端口偵聽TCP/IP連接，當有連接建立時將連接ID放入緩沖區。另一個任務從建立的連接ID讀取數據幀，數據幀中包含車輛編號信息，根據該信息將接收的數據存入不同的數據文件。當車載單元斷開連接時，連接ID變成無效，監控軟件從緩沖區中刪除失效ID。多任務并行設計保證了監控中心可與多個車載連接，每個車載單元也可以多次建立連接。