基于DTMF和GSM的遠程監(jiān)測報警系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

對安裝在偏遠地區(qū)的重要設(shè)備進行監(jiān)控是保護設(shè)備及監(jiān)測其正常運行的有效手段。目前市場上比較流行的遠程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控，GSM和GPRS等技術(shù)。視頻監(jiān)控設(shè)備最大的優(yōu)點即可視化，需要專用傳輸線路進行信號傳輸，并且占用帶寬較大，價格也相對較高，需要專人進行盯守，所以成本較高，系統(tǒng)也過于復(fù)雜，資源消耗大。GSM和GPRS遠程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)受通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的限制，對于偏遠地區(qū)設(shè)備不能進行有效監(jiān)控。鑒于公用電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，可靠性高，成本低，安裝方便等優(yōu)點，本文設(shè)計開發(fā)一種基于公用電話網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)為一體的遠程設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測終端兩部分組成，均采用低功耗MSP430F149作為處理器，僅在控制中心處理器上安裝GSM模塊。下位控制中心負責監(jiān)測設(shè)備運行狀況，出現(xiàn)異常時，將監(jiān)測信息通過電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位控制中心，上位控制中心接收監(jiān)測信息并通過GSM將監(jiān)測信息發(fā)送至管理員手機實現(xiàn)即時監(jiān)測。

1 系統(tǒng)基本原理簡介

如圖1所示，該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測終端兩部分組成，當下位監(jiān)測終端處理器MSP430F149接收到來自傳感器檢測單元的異常信號時，處理器控制HT9200A撥打上位控制中心電話，控制中心在判斷振鈴信號次數(shù)滿6次后，控制中心系統(tǒng)摘機，接著控制中心接收來自監(jiān)測終端的監(jiān)測信息，在收到完整的監(jiān)測信息后，上位控制中心向監(jiān)測終端發(fā)送校驗碼，當監(jiān)測終端在規(guī)定的時間內(nèi)接收到校驗碼后，則控制中心和監(jiān)測終端均掛機，監(jiān)測信息發(fā)送完畢。如果在規(guī)定的時間內(nèi)監(jiān)測終端沒有收到正確的校驗碼，則在掛機幾分鐘后繼續(xù)發(fā)送。直到收到正確的校驗碼時，監(jiān)測中心停止發(fā)送監(jiān)測信息。控制中心收到監(jiān)測信息后通過GSM網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測信息發(fā)送至管理人員手機。至此，監(jiān)測過程結(jié)束。



2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件設(shè)計部分主要由振鈴檢測電路、摘掛機電路、DTMF撥碼電路、DTMF譯碼電路組成。下面將各個部分硬件設(shè)計介紹如下。

2.1 振鈴檢測電路

圖2為振鈴檢測電路。當有振鈴信號時，兩端電壓比待機時高，電流更大，為1 s通，4 s斷的脈沖信號。有振鈴信號時，PC817導(dǎo)通，P10口狀態(tài)由高變低，沒有振鈴信號時，P10口為高電平進行計數(shù)。



2.2 模擬摘掛機電路

圖3為模擬摘掛機電路。當振鈴檢測計數(shù)達到6次時，由MSP430F149發(fā)出摘機命令，單片機P11口輸出高電平，控制繼電器閉合，實現(xiàn)模擬摘機。每次將校驗碼發(fā)送完畢后，系統(tǒng)將自動掛機，繼續(xù)進行監(jiān)測。


2.3 DTMF撥碼電路

圖4為DTMF撥碼電路。當處理器收到外部異常信號時，控制HT9200A產(chǎn)生DTMF信號，經(jīng)過音頻隔離變壓器將信號耦合至公用電話網(wǎng)絡(luò)，傳輸至控制中心。


2.4 DTMF譯碼電路

圖5為DTMF信號譯碼電路。通過軟件檢測DV端，當其為高時讀取D3～D0，所得到的值就是所對應(yīng)的譯碼值。每讀取一次譯碼值，必須用軟件的方式對HT9170B復(fù)位一次方可接收下次的譯碼值。


3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件主要包括DTMF、接收和發(fā)送兩部分。下面主要將這兩部分程序做簡要介紹。

3.1 接收DTMF程序

當執(zhí)行到接收DTMF信號程序時，首先采用查詢方式，當每接收一個有效DTMF信號時則HT9170B的DV端將置1，否則為0。依次將DTMF信號的每一位進行處理并存放至Number[i]中，當接收到預(yù)定的位數(shù)時，軟件控制上位控制中心掛機。接收DTMF軟件設(shè)計如下：


3.2 發(fā)送DTMF程序

當執(zhí)行到DTMF信號發(fā)送程序時，將調(diào)用以下子程序進行DTMF信號傳輸。每一個DTMF信號包括五位，應(yīng)將這五位按照從低到高的次序依次發(fā)送。在每發(fā)送一個有效的DTMF信號后需要對HT9200A軟件復(fù)位一次。發(fā)送DTMF軟件設(shè)計如下：



4 結(jié)語

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在變壓器防盜報警系統(tǒng)中，運行效果良好。對該設(shè)備進行微小改動也可以應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場，小區(qū)管理，遙控家電等領(lǐng)域。與其他的報警系統(tǒng)相比較，具有低功耗、可靠性高、安裝方便、維護方便等優(yōu)點，具有廣泛的市場發(fā)展前景。