基于ARM处理器与GPRS技术的水厂监控系统

　　目前远程监控主要有以下方式： 短距离长线监控、通过市话网、通过Internet 网络、通过自组网络(CDPD网)及通过数传电台监控。

　　短距离长线监控和通过自组网络自行建设通信网络， 信号质量得以保证， 但建网初期投资巨大， 运营期间维护耗费较高; 通过市话网和Internet 方式， 通信效果好， 信号量大， 运营费用相对低廉， 但接入网络受到限制， 且网络运行效果取决于网络运营商， 难以达到工业现场覆盖面; 数传电台出现较早、应用广泛， 信号传输实时性好、运行费用低， 但建网初期投资巨大、传输范围有限， 易受空间无线信号干扰。

　　通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Ser -vice) 是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务， 目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。

　　1 系统的总体结构

　　监控系统由现场数字量和模拟量采集及处理、GPRS 组网通信、监测中心上位机软件三部分构成。其中， 现场数据采集由系统监控终端完成， 终端同时具有分析、记录采集数据供上位机查询， 并在现场出现异常事件时主动上传报警信息的功能;GPRS 通信网络是监测中心与现场监控终端之间数据传输的桥梁， 使现场相关数据及时传送到监测中心计算机; 监测中心软件一方面通过GPRS 网络与现场监控终端进行双向通信， 另一方面为用户提供一个可视化界面。监控系统的结构如图1 所示。

图1 系统总体结构图

　　由于GPRS 网络的工作方式是以IP 地址寻址为基础的， 所以上位机作为网络的服务器端， 指定固定的IP和端口号， 而终端只需要简单接入Internet ，具备公网动态分配的IP 地址即可。终端接入Internet 具备IP 之后，主动向上位机发送数据进行连接。当连接通道建立以后， 上位机和终端即可以进行双工数据传输。

　　上位机根据用户要求， 通过GPRS 网络向终端发送数据帧。终端接收到数据帧后， 先分析内容， 再执行相应命令。

　　系统的具体控制目的是在水厂监控中心与水源地之间利用GPRS 网络实现远程监控， 在水源地处每口井都用继电器模块4060 控制潜水泵的启停， 电量模块采集电压及电流等信号， 控制器MCU 通过GPRS 模块与控制中心进行数据交换。控制系统分为三个单元： 控制中心(一水厂)、水源地及二水厂。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 控制器选型

　　控制器MCU 选用PHILIPS 公司最新推出的基于32位ARM7TDMI -S 、LQFP48 封装的LPC2103 ， 其带有32KB 嵌入的高速Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。在完全掉电模式下， 达到6 μA 的低功耗水平， 与高级51 系列单片机相比，LPC2103 具有极高的性价比优势， 尤其是价格与单片机相差无几。