基于GSM的環(huán)境監(jiān)控及智能報(bào)警系統(tǒng)

李芳軍

【摘 要】隨著信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，機(jī)房（庫(kù)房）監(jiān)控系統(tǒng)已作為現(xiàn)階段有人留守?zé)o人值班機(jī)房建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。機(jī)房的環(huán)境設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)刻關(guān)系著機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備正常運(yùn)行與否的關(guān)鍵，一旦機(jī)房環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)影響機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性構(gòu)成威脅，如發(fā)生嚴(yán)重事故又不能及時(shí)處理，就可能損壞設(shè)備元件，造成停播等嚴(yán)重后果。隨著通信設(shè)備的不斷進(jìn)步，采用GSM技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控和報(bào)警可靠地解決無(wú)人值守的機(jī)房，文中對(duì)環(huán)境取樣的過(guò)程和GSM的控制原理進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】GSM 環(huán)境 監(jiān)控

1前言

隨著信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，機(jī)房（庫(kù)房）監(jiān)控系統(tǒng)已作為現(xiàn)階段有人留守?zé)o人值班機(jī)房建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。機(jī)房的環(huán)境設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)刻關(guān)系著機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備正常運(yùn)行與否的關(guān)鍵，一旦機(jī)房環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)影響機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性構(gòu)成威脅，如發(fā)生嚴(yán)重事故又不能及時(shí)處理，就可能損壞設(shè)備元件，造成停播等嚴(yán)重后果。

現(xiàn)在各臺(tái)站的倉(cāng)庫(kù)管理在休息日也是一個(gè)盲區(qū)，休息日倉(cāng)庫(kù)無(wú)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(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)就可以解決此類問(wèn)題，如果溫濕度不在正常范圍，系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)相應(yīng)的溫度及濕度調(diào)節(jié)設(shè)備，使庫(kù)房的溫濕度在正常的范圍，并向相關(guān)人員手機(jī)發(fā)送相關(guān)信息；如發(fā)生煙霧、盜竊、漏水等情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向相關(guān)人員手機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，相關(guān)人員會(huì)立即采取相應(yīng)的措施，將火災(zāi)、盜竊等危險(xiǎn)降到最低，為倉(cāng)庫(kù)的安全保駕護(hù)航。

2基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)總體框架

基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)總體框架如圖一?？傮w包括AM2301溫濕度傳感器、4路開(kāi)關(guān)量、單片機(jī)、GPRS模塊紅外控制、溫度繼電器板等。

基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用目前比較先進(jìn)的GSM（全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）短信控制報(bào)警系統(tǒng)及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，提供環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程管理。既可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)）來(lái)監(jiān)看、控制影響環(huán)境參數(shù)的模擬量或開(kāi)關(guān)量，也可以通過(guò)手機(jī)語(yǔ)音或短信的方式來(lái)監(jiān)看、控制影響環(huán)境參數(shù)的模擬量或開(kāi)關(guān)量。通過(guò)采樣模塊采集環(huán)境實(shí)時(shí)參數(shù)，如溫度、濕度、煙霧、漏水、保安系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等信息，送入遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)境參數(shù)一旦發(fā)生異常，監(jiān)控系統(tǒng)即自動(dòng)執(zhí)行預(yù)定的報(bào)警、控制策略，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警及控制。分別將環(huán)境參數(shù)及報(bào)警信息以手機(jī)短信獲網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送到固定手機(jī)或控制PC，并及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備，如：加濕器、除濕器、強(qiáng)制排風(fēng)風(fēng)機(jī)、空調(diào)等，以改變環(huán)境參數(shù)，達(dá)到機(jī)房設(shè)置的環(huán)境參數(shù)的要求。當(dāng)有多個(gè)報(bào)警同時(shí)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)排隊(duì)報(bào)警事件，并逐一報(bào)警，其中的報(bào)警電話可以由用戶自行設(shè)定，可分別設(shè)置設(shè)備的報(bào)警方式及接受報(bào)警的管理人員。管理人員可根據(jù)報(bào)警的內(nèi)容采取相應(yīng)的措施，以確保機(jī)房環(huán)境參數(shù)在正常范圍。

基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用目前比較先進(jìn)的GSM（全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）短信控制報(bào)警系統(tǒng)及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，提供遠(yuǎn)程環(huán)境參數(shù)管理。既可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)）來(lái)監(jiān)看、控制影響環(huán)境參數(shù)的模擬量或開(kāi)關(guān)量，也可以通過(guò)手機(jī)語(yǔ)音或短信的方式來(lái)監(jiān)看、控制影響環(huán)境參數(shù)的模擬量或開(kāi)關(guān)量。

基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)：

（1）支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。（2）支持中文短信命令進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，操作成功后，將返回確認(rèn)信息。（3）支持中文短信遠(yuǎn)程查詢命令，系統(tǒng)接到命令后將返回設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)及參數(shù)。（4）具有紅外遙控功能，可以控制空調(diào)等需遙控操作的設(shè)備。（5）具有定時(shí)控制功能，可以設(shè)定為每天或每星期幾定時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉某設(shè)備。（6）具有設(shè)備參數(shù)異常報(bào)警功能。（7）具有來(lái)電號(hào)碼過(guò)濾功能，拒絕非法手機(jī)的遙控命令。（8）報(bào)警短信內(nèi)容可以由用戶編輯等。（9）系統(tǒng)內(nèi)有8路繼電器的開(kāi)關(guān)量控制，允許最大交流電壓250V，最大電流為10A。

（10）通過(guò)短信或網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)每路繼電器進(jìn)行單獨(dú)控制，同時(shí)也支持一條短信命令打開(kāi)或關(guān)閉不同編號(hào)的繼電器。（11）具有兩路溫濕度采樣模塊。（12）具有四路開(kāi)關(guān)量輸入端口。（13）GSM模塊與控制系統(tǒng)之間的通訊采用NRF24L01模塊。（14）可以在手機(jī)上用WAP上網(wǎng)方式打開(kāi)控制器的網(wǎng)頁(yè)。

3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52作為核心處理器，AT89S52片內(nèi)含有8K字節(jié)的EPROM和256字節(jié)的RAM，具備ISP功能。溫度取樣采取AM2301現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，用單片機(jī)直接讀取處理后，進(jìn)行紅外控制以及溫度控制，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警指示，以下是各部分的功能：

（1）AT89S52單片機(jī)。AT89S52是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)溫度傳感器以及四個(gè)開(kāi)關(guān)量把現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境進(jìn)行計(jì)算，和預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，驅(qū)動(dòng)繼電器板的相應(yīng)的繼電器，繼電器控制對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)空調(diào)等。AT89S52還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，GSM手機(jī)信號(hào)傳送報(bào)警信號(hào)和目前的環(huán)境狀態(tài)。

（2）溫度傳感器。本系統(tǒng)溫度傳感器采用的是AM2301，是一各包括有數(shù)字校準(zhǔn)輸出的溫濕度傳感器。它采用獨(dú)特的數(shù)字采集模塊和高新溫濕度采集傳感技術(shù)，具有響應(yīng)快、抗干擾力強(qiáng)、性價(jià)比高、品質(zhì)卓越等優(yōu)點(diǎn)。以及超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)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(gè)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(wú)線分組服務(wù)”），它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念發(fā)展起來(lái)的一套無(wú)線傳輸方式。所謂“包交換 ”就是將Data封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一一傳送出去，形式上有點(diǎn)類似郵局中的寄包裹。GPRS工作時(shí)，是通過(guò)路由管理來(lái)進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)連接的，本系統(tǒng)中用以發(fā)送溫濕度及報(bào)警信號(hào)。

（4）繼電器控制。本系統(tǒng)中用以驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、加熱器的繼電器是12v供電，共有6個(gè)繼電器，當(dāng)溫度或濕度達(dá)到啟動(dòng)繼電器的條件時(shí)，進(jìn)行控制繼電器的動(dòng)作。

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度及有關(guān)信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，控制抽風(fēng)風(fēng)機(jī)以及除濕機(jī)等，同時(shí)根據(jù)設(shè)定值判斷后輸出報(bào)警信號(hào)并通過(guò) GPRS 發(fā)送相關(guān)信息，進(jìn)行報(bào)警智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò) GPRS 以短消息的方式將信息送給值班留守人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集從而進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，達(dá)到無(wú)人值守的目的，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程包括初始化、系統(tǒng)檢測(cè)、溫濕度控制、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等部分。監(jiān)控系統(tǒng)總體框架如圖二所示。

基于GSM的遠(yuǎn)程智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)已在我臺(tái)機(jī)房使用一年時(shí)間，對(duì)環(huán)境參數(shù)的控制具有良好的效果，曾幾次發(fā)送設(shè)備間溫度過(guò)高、濕度過(guò)大、已啟用備用電源等報(bào)警信息，并及時(shí)啟動(dòng)空調(diào)、除濕機(jī)、排風(fēng)機(jī)等設(shè)備，來(lái)改變環(huán)境參數(shù)，確保設(shè)備間環(huán)境參數(shù)在機(jī)房設(shè)置的合適的范圍，為設(shè)備的安全運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。