GPRS/SMS在消防中心管理系统中的应用

【摘 要】GPRS消防中心管理系统实现了消防执能部门对各个单位的消防设备的智能管理，使用简单方便，能及时了解与掌握各个单位的消防设备的状况，减少了平时检查的人力物力，对保证人民的生命与财产安全有重要作用。

【关键词】GPRS;SMS;消防;管理系统;单片机

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，是移动电话迅猛发展和Internet广泛应用的必然产物。GPRS自推出以来，已经在生产生活的各个方面得了广泛应用，它具有永远在线、按流量计费、快捷登陆、高速传输、自如切换等优点，同时GPRS可以按TCP/IP或UTP 的方式连接到Internet网，只要有GPRS网络覆盖的地方，都可以使用。这比自已建设无线电台网络要经济和快速的多。

现在消防执能部门对各个单位的消防设备的管理，特别是电子报警系统的投入及报警情况，只能通过人为的、定期的去检查，这种情况如果出现在大型城市，那么可见检查只是以抽查方式，而且不是全面的，动用许多人力物力，且不能对这些单位的电子报警系统设备长期的情况进行掌握，而GPRS的应用可以完全的克服这些弱点。以市或区县为单位的消防执能部门，只需要安装GPRS消防系统管理中心服务器和管理软件，就可以实现对散落在城市各个地方电子报警系统的联网的管理与控制。当然我设计的方案也可以使用固定的宽带网，但GPRS具有布线快，费用少特点，也可以在偏远的区域独立使用。下面就GRPS实现方式与实现的功能阐述如下：

1 系统架构设计

消防中心管理系统分为主站和终端两个部分，其总体结构如图1所示，装在各个用户现场的系统终端，一方面通过RS485/RS232接口同消防电子设备进行通信;另一方面通过GPRS无线通讯网络同安装在消防局的主站进行通信。通过安装用户现场的系统终端，利用GPRS无线通讯网络系统，主站可以对各个用户的消防设备进行参数设置和各种情况的采集，当消防设备有重要数据要上报时，也可以通过系统终端将这些数据上报给主站，然后主站对这些数据进行分析处理。

图1 消防中心管理系统总体结构图

主站系统基于客户/服务器（C/S体系）架构，完整系统是由前置采集系统、数据库服务器、系统维护工作站、路由器、网络交换机、防火墙、远程访问服务器、打印机等组成。前置采集系统安装于数据库服务器上，它的作用是起到数据的接收、发送、转发和存储的作用。当现场终端通过GPRS登陆至前置机后，前置机和终端之间就形成了一个链路通道，它们之间可以以TCP/IP或UDP报文的方式相互收发数据，当前置机收到终端的数据后，经处理分析将其存于数据库服务器中，以便于系统维护工作站的维护与处理，如系统维护工作站可以通过前置机对终端进行操作，而终端可以将上报的报文传至前置机，前置机将收到的数据处理分析将其存于数据库服务器中，也可一起将其传至系统维护工作站上。当终端系统出现故障时将实时报警。

终端系统采用嵌入式系统，拥有多个RS485/RS232接口与各种消防设备进行通讯，以及多个开关量和模拟量的输入端子用于监视消防设备的运行情况，主站通过GPRS网络可以下发多种参数设置给终端，甚至是控制命令，主站也可以召测终端处理的各种数据，如消防报警记录、故障记录等;当消防设备有主要的事件（如消防设备的实进报警）要上报时，可以通过终端将数据上报至主站，主站收到事件后即时处理，将这些重要事件的信息显示在工作站上。该终端上还设置了红外接口和按键，也可以方便的设置和查询各种数据。终端上可以保存近10天的数据，也可根据配置的MEMORY容量，动态扩大保存数据的天数。

2 终端系统的硬件设计

终端系统的整个硬件设计的总体框图如图2所示：

图2 终端系统的整个硬件设计的总体框图

终端系统的整个硬件设计主要有下面几个部分组成：

2.1 中央控制部分的单片机采用了瑞萨公司出产的30626高性能单片机或ATML 91以上系列的单片机，这些单片机具有处理速度高、编程效率高、接口丰富、地址空间大、抗外部干扰能力强等优点。保证的GPRS终端的强大功能和良好的可维护性和可升级性。

2.2 GPRS模块采用了工业级的西门子M55等模块，M55模块支持标准的AT指令集，具有良好的稳定性。接口为232方式，波特率为19200。

2.3 红外接口可以通过手掌机方便的对终端进行设置、控制、查询的功能。

2.4 FLASH Memory 采用ATMEL公司生产的AT45DB321C等非易失存储器，具有4M以上字节空间，可以将重要的数据或参数存储在这，终端掉电后数据也不会丢失。

2.5 SRAM 数据存储器采用了BSI的BS62LV1600存储器，具有2M字节的空间和速度快的优点，用于动态数据的存储与交换，可以提高单片机的运行效率。

2.6 232/485接口采用MAX公司生产的232/485芯片，具有抗干扰能力强的优点，用于同消防设备的通讯，如图4、图5。

2.7 I/O控制与监视接口采用光电隔离器件，用于对消防设备的控制与监视。其中8个端口为控制，8个端口为监视，如图3为局部图。

2.8 显示接口采用LCD大屏显示方式;键盘等接口采用I2C/SPI的芯片，具有良好的特点人机界面。

3 终端系统的软件设计

终端系统的软件设计主要是基于UCOSII/ULINUX操作系统，这两种嵌入式操作系统，它具有移植和裁减方便，可以通过信号、邮箱以及队列能够很好的实现任务间的实时通讯、系统同步以及多任务间的管理和调度。由于篇幅原因在这我就不介绍操作系统，下面主要介绍软件设计的思路。

针对终端要求的功能，将软件设计成多个模块，主要有GPRS通讯驱动模块、红外驱动模块、232/485驱动模块、I/O口控制与监视模块、数据存储模块、数据字典模块、界面显示模块、LCD显示驱动模块、键盘驱动模块、软件规约模块、数据分析处理模块、主动上报和告警模块、软件下载与升级模块、操作系统模块等。

现将软件的部分模块介绍如下：

GPRS通讯驱动模块：GPRS模块采用了工业级的西门子M55模块，M55模块支持标准的AT指令集，具有良好的稳定性。接口为232方式，波特率为19200。现将GPRS驱动模块登陆连接流程图显示如图6。

数据存储模块：将每一时刻的信息记录下来，用于分析处理和存储。

数据分析处理模块：将实时信息与历史信息分析处理，或进行存储，或进行主动上报和告警，或进行控制等。

软件规约模块：此模块是将通讯驱动模块得到的数据包进行解包和处理的过程，或是将信息打包发送至主站的过程，在这里使用地是自定义的规约，此模块实现了主站与终端之间的通讯。

软件下载与升级模块：通过此模块可以实现终端程序的自动下载与升级，避免了以前要升级程序时要跑到现场的烦恼。

主动上报和告警模块：此模块能将设置好的重要的信息上报至主站，让主站及时了解终端的信息。

232/485驱动模块：此模块可以实现对复杂消防设备的控制与监视，消防设备与终端之间可以通过规约来实现这种功能，这也是主要的消防设备采集端口。

I/O口控制与监视模块：此模块可实现对简单的开关量信号的消防设备控制与监视，操作比较简单。

其它模块的作用与硬件设计时的作用相似，在这里不再进行讲述。

图6 GPRS驱动模块登陆连接流程图

4 主站系统的软件设计

在上面已介绍，主站系统基于客户/服务器（C/S体系）架构，完整系统是由前置采集系统、数据库服务器、系统维护工作站、路由器、网络交换机、防火墙、远程访问服务器、打印机等组成。

前置采集系统安装于数据库服务器上，它时刻处于服务器某些端口的监听状态，它的作用是起到数据的接收、发送、转发和存储的作用。当现场合法的终端通过GPRS登陆至前置机后，前置机和终端之间就形成了一个链路通道，它们之间可以以TCP/IP或UDP报文的方式相互收发数据，当前置机收到终端的数据后，经处理分析将其存于数据库服务器中，以便于系统维护工作站的维护与处理，如系统维护工作站可以通过前置机对终端进行操作，而终端可以将上报的报文传至前置机，前置机将收到的数据处理分析将其存于数据库服务器中，也可一起将其传至系统维护工作站上。因为GPRS信道在通讯时每隔一段时间都要有一段心跳报文，否则终端会自动下线，在这个系统中由终端定时产生心跳报文，前置机在收到此报文后给予应答，此心跳报文也可作为终端检测GPRS信道通断的报文。

系统维护工作站安装于监控中心的计算机上，通过此工作站可以对终端进行控制与处理，也可以将终端主要信息传送至系统维护工作站。

5 其它

由于考虑到终端时刻处于GPRS状态时，心跳等都是有字节的数据报文，所以维护的成本较高，在设计中我们可以将终端平时处于SMS短信状态，当主站系统要建立与终端的通道时，可以先发送一帧短信息去激活终端，终端在接收到短信后自动上线，建立与主站系统的信道，此过程同终端刚上电时相同，所以我们将这样的过程称为短信激活;当然也可以通过电话振铃将其激活，我们称为振铃激活。此系统还可以扩展其它通讯模块，如CDMA、电话线、LAN、电台、串口等，实现系统通讯的多样化。

通过该系统的运行，我们可以实现GPRS消防中心管理系统对各个单位的消防设备的智能管理，及时了解与掌握各个单位的消防设备的状况，减少了平时检查的人力物力，对保证人民的生命与财产安全有重要作用。当然此系统也可以方便地改造成其它系统，应用比较广泛。