基于GSM的環境監控及智能報警系統

李芳軍

【摘 要】隨著信息基礎設施建設步伐的加快，機房（庫房）監控系統已作為現階段有人留守無人值班機房建設的一個重要組成部分。機房的環境設備的運行狀態時刻關系著機房內設備正常運行與否的關鍵，一旦機房環境設備出現故障，就會影響機房設備的正常運行，對其數據傳輸、存儲及系統運行的可靠性構成威脅，如發生嚴重事故又不能及時處理，就可能損壞設備元件，造成停播等嚴重后果。隨著通信設備的不斷進步，采用GSM技術進行遠程環境監控和報警可靠地解決無人值守的機房，文中對環境取樣的過程和GSM的控制原理進行分析。

【關鍵詞】GSM 環境 監控

1前言

隨著信息基礎設施建設步伐的加快，機房（庫房）監控系統已作為現階段有人留守無人值班機房建設的一個重要組成部分。機房的環境設備的運行狀態時刻關系著機房內設備正常運行與否的關鍵，一旦機房環境設備出現故障，就會影響機房設備的正常運行，對其數據傳輸、存儲及系統運行的可靠性構成威脅，如發生嚴重事故又不能及時處理，就可能損壞設備元件，造成停播等嚴重后果。

現在各臺站的倉庫管理在休息日也是一個盲區，休息日倉庫無人值守，在防火、防盜、溫濕度控制等方面存在漏洞。使用基于GSM的遠程智能環境監控系統就可以解決此類問題，如果溫濕度不在正常范圍，系統會立即啟動相應的溫度及濕度調節設備，使庫房的溫濕度在正常的范圍，并向相關人員手機發送相關信息；如發生煙霧、盜竊、漏水等情況，系統會自動向相關人員手機發出報警信息，相關人員會立即采取相應的措施，將火災、盜竊等危險降到最低，為倉庫的安全保駕護航。

2基于GSM的遠程智能環境監控系統總體框架

基于GSM的遠程智能環境監控系統總體框架如圖一。總體包括AM2301溫濕度傳感器、4路開關量、單片機、GPRS模塊紅外控制、溫度繼電器板等。

基于GSM的遠程智能環境監控系統采用目前比較先進的GSM（全球移動通訊系統）短信控制報警系統及TCP/IP網絡通信協議，提供環境參數的遠程管理。既可以通過網絡（外網或內網）來監看、控制影響環境參數的模擬量或開關量，也可以通過手機語音或短信的方式來監看、控制影響環境參數的模擬量或開關量。通過采樣模塊采集環境實時參數，如溫度、濕度、煙霧、漏水、保安系統、電源系統等信息，送入遠程智能環境監控系統。環境參數一旦發生異常，監控系統即自動執行預定的報警、控制策略，同時啟動報警及控制。分別將環境參數及報警信息以手機短信獲網絡的方式發送到固定手機或控制PC，并及時啟動相應的設備，如：加濕器、除濕器、強制排風風機、空調等，以改變環境參數，達到機房設置的環境參數的要求。當有多個報警同時發生時，系統會自動排隊報警事件，并逐一報警，其中的報警電話可以由用戶自行設定，可分別設置設備的報警方式及接受報警的管理人員。管理人員可根據報警的內容采取相應的措施，以確保機房環境參數在正常范圍。

基于GSM的遠程智能環境監控系統采用目前比較先進的GSM（全球移動通訊系統）短信控制報警系統及TCP/IP網絡通信協議，提供遠程環境參數管理。既可以通過網絡（外網或內網）來監看、控制影響環境參數的模擬量或開關量，也可以通過手機語音或短信的方式來監看、控制影響環境參數的模擬量或開關量。

基于GSM的遠程智能環境監控系統的特點：

（1）支持TCP/IP網絡通信協議。（2）支持中文短信命令進行遠程遙控，操作成功后，將返回確認信息。（3）支持中文短信遠程查詢命令，系統接到命令后將返回設備的當前工作狀態及參數。（4）具有紅外遙控功能，可以控制空調等需遙控操作的設備。（5）具有定時控制功能，可以設定為每天或每星期幾定時開啟或關閉某設備。（6）具有設備參數異常報警功能。（7）具有來電號碼過濾功能，拒絕非法手機的遙控命令。（8）報警短信內容可以由用戶編輯等。（9）系統內有8路繼電器的開關量控制，允許最大交流電壓250V，最大電流為10A。

（10）通過短信或網絡可以對每路繼電器進行單獨控制，同時也支持一條短信命令打開或關閉不同編號的繼電器。（11）具有兩路溫濕度采樣模塊。（12）具有四路開關量輸入端口。（13）GSM模塊與控制系統之間的通訊采用NRF24L01模塊。（14）可以在手機上用WAP上網方式打開控制器的網頁。

3系統的硬件設計

本系統以單片機AT89S52作為核心處理器，AT89S52片內含有8K字節的EPROM和256字節的RAM，具備ISP功能。溫度取樣采取AM2301現場采集數據，用單片機直接讀取處理后，進行紅外控制以及溫度控制，系統自動產生報警指示，以下是各部分的功能：

（1）AT89S52單片機。AT89S52是整個系統的核心，通過溫度傳感器以及四個開關量把現場的環境進行計算，和預先設定的溫度進行比較，驅動繼電器板的相應的繼電器，繼電器控制對應的風機空調等。AT89S52還可以通過網絡，GSM手機信號傳送報警信號和目前的環境狀態。

（2）溫度傳感器。本系統溫度傳感器采用的是AM2301，是一各包括有數字校準輸出的溫濕度傳感器。它采用獨特的數字采集模塊和高新溫濕度采集傳感技術，具有響應快、抗干擾力強、性價比高、品質卓越等優點。以及超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，AM2301的供電電壓為5V，電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。

（3）GPRS模塊。GPRS的英文全稱是：“General Packet Radio Service”（譯作“通用無線分組服務”），它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念發展起來的一套無線傳輸方式。所謂“包交換 ”就是將Data封裝成許多獨立的封包，再將這些封包一一傳送出去，形式上有點類似郵局中的寄包裹。GPRS工作時，是通過路由管理來進行尋址和建立數據連接的，本系統中用以發送溫濕度及報警信號。

（4）繼電器控制。本系統中用以驅動風機、除濕機、加熱器的繼電器是12v供電，共有6個繼電器，當溫度或濕度達到啟動繼電器的條件時，進行控制繼電器的動作。

4 系統的軟件設計

智能環境監控系統檢測機房內的溫度、濕度及有關信息，并根據預設的控制參數，對數據進行分析，控制抽風風機以及除濕機等，同時根據設定值判斷后輸出報警信號并通過 GPRS 發送相關信息，進行報警智能環境監控系統通過 GPRS 以短消息的方式將信息送給值班留守人員，實現對數據進行采集從而進行集中管理和監控，達到無人值守的目的，整個系統運行過程包括初始化、系統檢測、溫濕度控制、系統網絡設置等部分。監控系統總體框架如圖二所示。

基于GSM的遠程智能環境監控系統已在我臺機房使用一年時間，對環境參數的控制具有良好的效果，曾幾次發送設備間溫度過高、濕度過大、已啟用備用電源等報警信息，并及時啟動空調、除濕機、排風機等設備，來改變環境參數，確保設備間環境參數在機房設置的合適的范圍，為設備的安全運行奠定了堅實的基礎。