一种短波通信设备自动监测系统远程监控的设计与实现

海军工程大学 裴 莉 陈 斌

一种短波通信设备自动监测系统远程监控的设计与实现

海军工程大学 裴 莉 陈 斌

随着android系统的普及和无线互联网的推广，移动终端对通信设备的控制和通信已经越发引起重视。同时，由于对通信设备的微型化、简易化和传输距离的远程管理的要求越来越高，在这一方面的研究还尚未有深入的研究。因而，本文设计了一种远程监控短波通信设备的自动监测系统。

Android；短波通信设备；远程监控

0 引言

随着移动互联网和通信产业的飞速发展，搭载移动操作系统的智能移动设备逐渐增多，而且其功能也越来越强大，移动终端不再仅是通信的终端，还将成为互联网的终端。[1]并且由于电子通信设备的不断升级和改进，对通信设备的自动监测的要求也更高，对于通信设备自动监测系统远程监控的设计与实现也是迫在眉睫。

但是现今由于各种通信设备千差万别，种类数量十分庞大，很难依赖人工检测解决问题，且绝大多数测试仪器对周围硬件要求较高，测量设备普遍比较笨重，不具有可携带性，这为电子通信设备的检测带来了一定的难度。[2]同时，在Android系统中，已经有对电器设备检测的初步设计，因而通过Android移动终端对通信设备进行自动监测既可以迅速弥补人工维修的知识局限性和低效性，也可以使机器检测更加快速和便捷。

1 系统硬件方案设计

在短波通信设备快速自动测试仪中，需要通过串口转Wi-Fi的模块来实现由串口数据向无线数据的转变。[3]其中，短波通信设备快速自动测试仪以及短波通信设备自动监测系统的硬件模块如图1所示：

图1 硬件模块设计

根据上述硬件设计，可以看出本器件以嵌入式AR M11控制模块为核心，选择灵活程度较高的信号发生、虚拟频谱分析、功率测量等比较成熟测量模块，设计总线控制主控单元、多功能测量模块、接口控制电路、电源管理单元等单元模块，利用无线WIFI接口与AP相连接，与服务器进行实时数据交换和控制处理，通过防火墙与Internet相连，可以完成短波通信装备控制、电气参数数据类型的自动选择、自动采集、自动保存、自动判断以及远程求助专家等功能[4]。这样的硬件设计不仅能够迅速地完成对短波通信设备的测量，也能够及时地与外界进行数据交互以方便故障的处理。

2 系统工作方式设计

透传模式顾名思义就是透明传送模式，是指与传输网络的介质、调制解调方式、传输方式、传输协议无关的一种数据传送方式，即传送网络无论采取何种传输手段，只需在保证传输质量的前提下成功传送数据到目标结点，其优点在于连接速度快，且数据传输透明，适合在艰苦环境中进行通信。而命令模式，与透传模式最大区别则是它需要通过某些传输协议来进行通信，其优点在于其保密性强，可以用于传输命令指令。根据两种不同的Wi-Fi模块工作方式的特点，显然选择命令模式更符合本系统的需求。其中，命令模式中又分为AP（Wireless Access Point）模式和STA（Station）模式。AP模式即为服务器模式，其中将有一个设备作为服务器，以此为中心汇集其他设备的数据，再通过AP来分配数据需要传输到的节点，其中AP就相当于有线网络中的HUB，是连接有线网和无线网的桥梁，其优点在于可以轻松地实现用户的扩展、数据的加密。STA模式即为客户端模式，所有设备之间都可进行通信，其优点在于通信时的灵活性和便捷性。综合以上考虑，由于在本系统中更加看重通信的保密性以及扩展性，所以选择AP模式来进行通信。

在Wi-Fi模块传输协议中，主要分为TCP和UDP两种，其区别见表1[5]：

表1 TCP与UDP的区别

因为本系统中对数据传输规模和可靠性提出了更高的要求，故而选择TCP协议来作为Wi-Fi模块的传输协议。

串口转Wi-Fi模块的工作方式选择流程如图2所示[6]。

图2 串口转Wi-Fi模块的工作方式

3 系统网络布局

系统的设计方案如图3所示。首先，建立一个AP，相当于建立一个通信中转站，使得数据在无线局域网中可以进行顺利的通信。在设备端，拥有一个上位机是使网络通信运转必不可少的一点，即需要通过在上位机进行编程，使得android的移动终端能够顺利地进入无线网络，进而控制设备并进行远程通信。在客户端，即android终端，也需要通过编程来确保通信的进行。

图3 系统设计方案

由于近年来对通信设备通信时保密要求较高，所以在本系统中采取了以下几种保密措施：

（1）采用相同的SSID确保加入同一网络的设备即为所需设备，来加强保密性。

（2）采用静态IP地址来防止他人修改终端数据，也禁止了其他终端随意接入与网络中的其他用户或设备进行通信。

（3）采用WPA2-PSK（AES）方法进行加密，虽然存在WPAPSK（TKIP）+WPA2-PSK（AES）这种更强力的加密方法，但是出于兼容性的考虑，还是需要采用WPA2-PSK（AES）方法进行加密使移动终端接入指定的无线局域网变的更加困难。

4 网络搭建实现方法

根据以上的系统设计方案，可以分以下几个步骤来完成。首先，由于短波通信设备快速自动测试仪的硬件需求，必须要采用一个双串口RS232转Wi-Fi的模块来进行串口数据的处理，以方便建立无线局域网来传输数据。第二，必须建立一个AP来进行数据通信，由于系统的需求，其中在系统中AP只需采用路由器进行配置即可。路由器设置，多是通过网页来进行设置，第一次使用需要通过网线与路由器连接，[7]首先我们需要在浏览器中输入路由器上的标明或说明书中找到默认的IP地址，这就要求我们在通过网页设置路由器时，与路由器连接的设备的IP地址，必须设置成与路由器在同一网关中，特别是因为需要采用静态IP的连接方式，所以需要特别注意SSID和DNS的设置，才能使设备都处于同一无线局域网中。第三，在已安装Android系统的移动终端中需要安装已编译的程序来进行相互的通信。[8]根据以上几个步骤操作，相较传统的短波通信设备远程监控自动监测系统具有以下几个优点：

（1）可以流畅地无阻碍地进行设备与终端的无线通信。

（2）经过分析，根据AP的不同，传输的距离可从30m－100m不等，满足了对于远程控制设备距离上的要求。需要注意的是，如果无线设备的信号过强，那么其安全保密性也将随之下降，可以根据自身对于传输距离以及安全性的要求来进行进一步的选择。

（3）故障定位容易。现有的网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，通常很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。[9]而经过改良的方案则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（4）易于扩展。由于无线网络的特点，无线网络可以迅速的扩展多个其他的无线局域网，并且在节点之间，可以实现“漫游”的功能，迅速地连接各个无线终端和设备。

5 Android客户端的实现

在Android系统中主要采用使用Connectivity Manager方法来控制网络无线电，在Connectivity Manager中读取和写入网络状态访问权限的方法主要有两种分别是：

通过对Connectivity Manager方法的了解，可以知道无线模块在Android系统中的处理流程主要是通过Socket来进行传输，其具体流程如图4所示。

图4 无线模块在Android系统中的处理流程

由无线模块在Android系统中的处理流程图可知，在Android终端主要是通过使用Wi-Fi Manager来读取和写入网络状态访问权限，其代码分别是

当建立了一个活动的Wi-Fi连接之后就可使用Wi-Fi Manager的getConnectionInfo方法找出连接的状态信息，其中包含当前接入点的SSID、BSSID、Mac地址、IP地址，以及当前的链路速度和信号强度。[10]通过此种Wi-Fi的连接方式即可实现与短波通信设备自动监测系统之间的通信，进而对短波通行设备进行检测和故障的诊断。

6 结语

本文简要介绍了一种短波通信设备自动监测系统远程监控方案，包括了硬件设计方案、串口转Wi-Fi模块的工作方式、无线局域网络的布局和具体实施方法和在Android客户端的实现方法。与传统的短波通信设备远程监控自动监测系统相比，本方案具有更大的优势和前景。

[1]张亚杰．基于Android平台的移动终端应用程序的研究与开发[D]．郑州:郑州大学,2013．

[2]朱流泉．船用内通系统故障诊断技术研究[D]．哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008．

[3]赵冬．无线局域网技术的发展及应用[J]．煤,2009,5:33-34．

[4]隋晓明．高校无线局域网应用浅析[J]．电子制作,2013,5:6-7

[5]钟海军．浅谈无线局域网与蓝牙技术的优略[J]．城市建设理论研究,2013,36．

[6]张海虹．无线局域网WLAN的原理与应用[J]．大江周刊(论坛),2011,6．

[7]范洪涛．无线网络发展状况[J]．黑龙江科技信息,2016,36:152-152．

[8]黄继永．浅谈智能配网建设方案及成效[J]．电子世界,2013,10．

[9]刘波．基于Android终端和RDP的远程控制系统[J]．电子制作,2015,10．

[10]余杰．基于IEEE 11073标准的居家健康系统设计与实现[D]．电子科技大学,2015．

Design and Realization of Remote Monitoring System for Automatic Monitoring System of Shortwave Communication Equipment

Pei Li；Chen Bin
（Navy University Engineering，430000，Wuhan，China）

With the popularization of android system and the promotion of wireless Internet，mobile terminal control and communication of communication equipment has attracted more and more attention.At the same time，due to the miniaturization of communication equipment，simplif i cation and transmission distance of the remote management requirements become increasingly high，in this area of research has not yet in-depth study.Therefore，this paper designs a remote monitoring system for remote monitoring of shortwave communication equipment.

Android；shortwave communication equipment；remote monitoring