一種適用于現(xiàn)場工業(yè)監(jiān)控的短信告警系統(tǒng)的設(shè)計

丁道建

[摘 要] 本文針對現(xiàn)場工業(yè)監(jiān)控過程中的告警信息的傳輸問題,基于RSView 32 Messenger軟件,采用軟件與硬件結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)傳呼與短信的轉(zhuǎn)換,將告警信息由短信發(fā)送到管理者或操作人員的手機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)基于短信模式的告警系統(tǒng),并將其成功應(yīng)用于Intel上海分公司的生產(chǎn)支持系統(tǒng)的過程控制中?該系統(tǒng)具有實(shí)時性高?使用方便的特點(diǎn), 明顯改善了運(yùn)行管理人員對非正常系統(tǒng)狀況的反應(yīng)時間?

[關(guān)鍵詞] 工業(yè)監(jiān)控;短信警告;自動化

[中圖分類號]F270.7[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0194(2009)03-0055-03

0 引 言

隨著計算機(jī)技術(shù)與控制技術(shù)的迅速發(fā)展,工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)展異常迅速?它能幫助現(xiàn)代化企業(yè)對復(fù)雜的工業(yè)過程控制進(jìn)行合理有效的監(jiān)控與管理?工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具,通過簡單形象的組態(tài)工作,從PLC?現(xiàn)場儀表等設(shè)備中實(shí)時采集數(shù)據(jù),發(fā)出控制指令并監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的一種軟件包?在眾多公司的工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件中,Rockwell RSView32 Messenger 工控組態(tài)軟件以其獨(dú)有的特點(diǎn)成為具有代表性的組態(tài)軟件之一?在利用組態(tài)軟件進(jìn)行工業(yè)過程控制時,其中非常重要的功能是對工業(yè)過程中的各種危險發(fā)出警告信息?目前在國內(nèi)采用的是RSView32 Messenger的傳呼機(jī)告警方式,但是由于目前傳呼機(jī)通信方式越來越少,面臨被取締的危險,所以急需一種新的告警信息傳輸方式?隨著GSM移動通信的應(yīng)用, 使用短信息來發(fā)送報警信息的方式被廣泛地采用?

本文針對以Intel上海分公司的生產(chǎn)支持系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)中告警信息的需求,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個基于短信方式的告警系統(tǒng)?短信告警系統(tǒng)是一個計算機(jī)與通信相結(jié)合的應(yīng)用項目?在設(shè)計中既充分考慮到了短信發(fā)送的業(yè)務(wù)特點(diǎn)?管理模式,又考慮了該系統(tǒng)的安全性?可靠性?可操作性和可維護(hù)性,為企業(yè)提供了成本低?見效快?高效率的數(shù)據(jù)傳輸方式,為有效防范事故提供了輔助手段?

1 現(xiàn)有告警方式比較

RSView 32 Messenger軟件是一個標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場工業(yè)監(jiān)控軟件,對生產(chǎn)線運(yùn)行主要有如下幾種告警方式:傳呼?郵件?傳真?電話或手機(jī)?現(xiàn)場語音廣播?RSView32 Messenger的這幾種報警方式各有優(yōu)缺點(diǎn),具體見表1?

目前在國內(nèi)采用的是傳呼機(jī)告警方式,但是由于目前傳呼機(jī)通信方式越來越少,面臨被取締的危險,所以Intel上海分公司決定采用短信作為一種告警手段,因為基于短信的告警方式具有實(shí)時性很好?覆蓋范圍廣?效率高?永不占線?記錄完整?費(fèi)用低廉?接收方的選擇余地大等優(yōu)點(diǎn)?但是由于RSView 32 Messenger軟件本身并不支持短信收發(fā)告警功能, 如果對RSView 32 Messenger本身進(jìn)行改動,工作量較大,人工成本高,短期內(nèi)還可能影響正常監(jiān)控程序運(yùn)行,所以我們采用在不改動原有RSView 32 Messenger軟件的前提下,用軟件與硬件結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)傳呼與短信的轉(zhuǎn)換,將報警通知以短信形式發(fā)送到管理者或操作人員的手機(jī)上,具有實(shí)時性高?使用方便的特點(diǎn)?從而實(shí)現(xiàn)基于短信模式的告警系統(tǒng)?

2 轉(zhuǎn)換策略設(shè)計

針對RSView 32 Messenger軟件的特點(diǎn),要在不修改其功能的基礎(chǔ)上增加短信告警功能,實(shí)現(xiàn)從傳呼方式到短信方式的轉(zhuǎn)換,我們采用的轉(zhuǎn)換策略是截取RSView 32 Messenger軟件發(fā)出的告警數(shù)據(jù),改變通信手段?目前RSView 32 Messenger提供了兩種截取數(shù)據(jù)的方式:①截取郵件數(shù)據(jù)方式;②截取串口數(shù)據(jù)方式?兩種方式的比較見表2?

郵件通信方式在對程序運(yùn)行環(huán)境?服務(wù)器的配置上要求都很高?首先要網(wǎng)絡(luò)通信正常,要在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一臺郵件服務(wù)器,通過RSView 32 Messenger軟件,把數(shù)據(jù)發(fā)送到郵件服務(wù)器上,再通過短信軟件到郵件服務(wù)器上下載數(shù)據(jù),這樣經(jīng)過幾個網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)的中轉(zhuǎn),不管從發(fā)送數(shù)據(jù)的效率還是從數(shù)據(jù)丟包率等方面考慮都有比較大的影響,而且對網(wǎng)絡(luò)依賴性也很強(qiáng),RSView 32 Messenger軟件數(shù)據(jù)到郵件服務(wù)器,短信平臺到郵件服務(wù)器中,任何一方網(wǎng)絡(luò)故障,都完全有可能影響告警系統(tǒng)的正常運(yùn)作,這種郵件截取數(shù)據(jù)的方式不可取?而截取串口數(shù)據(jù)方式從數(shù)據(jù)丟包率?接收數(shù)據(jù)的效率?環(huán)境配置上都比較低,并且在程序的實(shí)現(xiàn)上也比較煩瑣,因為軟件協(xié)議并非透明傳輸,工作模式也相應(yīng)復(fù)雜,首先要建立通信信道,當(dāng)信道建立成功后,開始發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)包,但為了后期程序的穩(wěn)定性?可靠性等因素考慮,決定還是采用串口截取數(shù)據(jù)方式?

通過串口截取數(shù)據(jù),要讓RSView 32 Messenger軟件確保串口信道通信正常,確保串口通信正常是通過Modem建立聯(lián)結(jié),產(chǎn)生數(shù)據(jù)返回值確認(rèn),建立握手協(xié)議成功后,根據(jù)RSView 32 Messenger軟件通信參數(shù)的設(shè)置,按不同的協(xié)議傳送數(shù)據(jù)?要獲取數(shù)據(jù),還應(yīng)該設(shè)計一個軟件Modem,產(chǎn)生RSView 32 Messenger確認(rèn)聯(lián)結(jié)參數(shù)?當(dāng)RSView 32 Messenger每次有報警通知發(fā)出時,RSView 32 Messenger會初始化Modem,確認(rèn)握手成功后,開始發(fā)送打包后的協(xié)議數(shù)據(jù), 協(xié)議數(shù)據(jù)分為兩部分:第一部分為目標(biāo)接收用戶,比如手機(jī)號;第二部分為要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容?但是要想獲取數(shù)據(jù)內(nèi)容,首先要破解通信協(xié)議,當(dāng)數(shù)據(jù)和目標(biāo)接收用戶信息破解成功后,開始對當(dāng)前數(shù)據(jù)字節(jié)的大小進(jìn)行分配發(fā)送工作,如果超出短信長度范圍,程序自動分割成小于160個字節(jié)的多條短信,在按GSM 7.01的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議編碼發(fā)送到短信Modem, 短信Modem收到發(fā)送指令后應(yīng)探測當(dāng)前是否在信號服務(wù)區(qū)內(nèi),如果存在,返回一個信號指令,讓短信Modem發(fā)送短信,當(dāng)短信中心數(shù)據(jù)量過大時,數(shù)據(jù)會按一個隊列的方式排隊,一條條處理,成功后,又通過短信機(jī)站轉(zhuǎn)發(fā)給用戶, 當(dāng)機(jī)站收到移動發(fā)送過來的短信時, 短信機(jī)站會去掃描當(dāng)前目標(biāo),如果目標(biāo)用戶沒有打開手機(jī)或者不在服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)時,短信會暫存在移動的短信服務(wù)上,直到用戶有信號上報,開始接收短信,完成報警通知?

3 告警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作模式

基于上述的轉(zhuǎn)換策略,告警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示?

基于上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu),告警系統(tǒng)采用如下工作模式:短信軟件啟動,自動偵聽與之相聯(lián)的RSView 32 Messenger報警輸出串口,當(dāng)有AT指令到達(dá)時,對當(dāng)前AT指令作出響應(yīng),確認(rèn)當(dāng)前聯(lián)結(jié)成功,短信軟件收到確認(rèn)信息后,開始對數(shù)據(jù)進(jìn)行解包?分析,把分析后的結(jié)果送入短信邏輯流,通過邏輯流對線程的控制,在進(jìn)行一次短信編碼,并把這個邏輯流的過程記錄下來,便于用戶對以后工作詳細(xì)分析?在這個處理過程中可以把對方要撥打的電話號碼看成目標(biāo)手機(jī),將要撥打的內(nèi)容看成短信內(nèi)容,這樣的處理方式便于用戶在設(shè)置RSView 32 Messenger告警對象時,不需要在兩個軟件中重復(fù)設(shè)置對應(yīng)關(guān)系,減少了用戶對數(shù)據(jù)的維護(hù),當(dāng)收到的數(shù)據(jù)量過于龐大時,軟件會自動啟動一個上線平衡算法,充分發(fā)揮短信Modem的作用?

4 告警系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

告警系統(tǒng)功能模塊如圖2所示?

(1)支持多個報警目標(biāo)手機(jī)?根據(jù)RSView 32 Messenger報警目標(biāo)的設(shè)置,將報警通知發(fā)送到不同的目標(biāo)手機(jī)?

(2)驗證目標(biāo)手機(jī)接收狀態(tài)?發(fā)送報警短信前,加入電話確認(rèn),判斷手機(jī)是否處于服務(wù)區(qū),從而保證短信有效發(fā)出,提高短信有效性?

(3)信號盲區(qū)提示功能?該功能對短信Modem所在地的網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度進(jìn)行指示,當(dāng)信號低于用戶設(shè)置的信號或者在信號盲區(qū)時給出相應(yīng)提示,讓短信Modem隨時監(jiān)控當(dāng)前模塊是否在發(fā)送短信的信號覆蓋范圍內(nèi),作為發(fā)送短信時的依據(jù)?

(4)設(shè)置與短信Modem連接的參數(shù)?短信Modem通過串口與計算機(jī)相聯(lián)結(jié),可以通過軟件對串口進(jìn)行設(shè)置,例如:通信波特率?數(shù)據(jù)位?串口號?多個短信Modem的選擇等?

(5)設(shè)置與RSView 32 Messenger軟件聯(lián)結(jié)的參數(shù)?短信軟件可以設(shè)置來對RSView 32 Messenger數(shù)據(jù)的連接方式?

(6)安全管理數(shù)據(jù)分析?操作系統(tǒng)和DBMS共同維護(hù)數(shù)據(jù)庫本身的安全,確保數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不會因誤操作或系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)丟失?系統(tǒng)破壞,更重要的是通過用戶管理模塊對用戶進(jìn)行授權(quán)和控制訪問管理,保護(hù)數(shù)據(jù)不被非授權(quán)用戶通過各種方式造成流失?篡改和破壞?

(7)發(fā)送費(fèi)用統(tǒng)計及動態(tài)分析圖表?在發(fā)送成功后,程序會自動記下當(dāng)前發(fā)送短信的時間記錄,然后把數(shù)據(jù)按年或者按月統(tǒng)計條數(shù)據(jù)?費(fèi)用,還可以分類統(tǒng)計,以動態(tài)分析圖的方式直觀地顯示?

(8)接收費(fèi)用統(tǒng)計及動態(tài)分析圖表報告?在收到短信后,程序會自動記錄收到短信數(shù)據(jù)的時間記錄,然后把數(shù)據(jù)按年或者按月統(tǒng)計條數(shù)據(jù)?費(fèi)用,還可以分類統(tǒng)計,以動態(tài)分析圖的方式直觀地顯示?

5 結(jié)束語

基于短信報警系統(tǒng)充分利用當(dāng)前先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù),與監(jiān)控系統(tǒng)緊密結(jié)合,實(shí)時采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的告警信息,通過短信的方式將數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送到相關(guān)負(fù)責(zé)人的手機(jī),確保相關(guān)負(fù)責(zé)人第一時間得到報警信息,為有效防范事故提供了輔助手段?

主要參考文獻(xiàn)

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