基于GSM的人防工程环境监测短信报警平台研究

张 翼，刘海波，缪小平，许 艾，杨孝源

(解放军理工大学，江苏 南京 210007)



基于GSM的人防工程环境监测短信报警平台研究

张 翼，刘海波，缪小平，许 艾，杨孝源

(解放军理工大学，江苏 南京 210007)

人防工程实现内部设备自动化是必然的趋势，分析了人防工程内部设备自动化系统中环境监测故障远程报警面临的问题，提出了将内部设备自动化系统环境监测故障触发的警情信息通过全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,GSM)通信模块及时发送给工程维护管理人员的方法，开发了人防工程内部环境监测短信报警平台，有效地解决了人防工程维护管理工作的时间和空间的限制，提高了工程维护管理的时效性和便利性。

GSM通信模块；短信报警；设备自动化；人防工程

0 引言

人防工程是为保障人民防空指挥、通信、掩蔽等需要而建造的防护建筑，是防备敌人空袭，有效地掩蔽人员和物资，保存战争潜力的重要设施[1]。随着信息时代的高速发展，人防工程提出了实现内部设备自动化的目标[2]，目的是提高工程保障能力，减少维护管理人员，降低系统运行能耗，大大提高工程的维护管理水平[3-4]。在战时，指挥中心值班人员会对人防工程内部设备运行情况实时监测，一经发现问题会快速反应并处理。当前人防工程大多处于平时维护保养期，维护管理人员没有全天候在工程内部值守。当工程内部环境监测出现异常而发出报警时，非值班时期维护管理人员往往不能及时得知。若故障第一时间得不到处理，可能造成设备损坏、环境恶化等严重问题[5]。因此，实现人防工程内部环境监测的远程报警意义重大。

随着通信技术的不断发展，人们对GSM技术研究较为深入[6]，对基于GSM通信模块的分布式监测技术进行了深入研究。针对农业生产中部分温室地点偏僻、位置分散等特点，黄培[7]设计了一种通过GSM网络提供的短消息业务(Short Message Service, SMS)和通用分组无线服务(General Packet Radio Service, GPRS)网络对温室群进行远程监控的系统。张璘等人[8]设计了一种基于GSM网络的远程温湿度监测系统。蔡晓艳等人[9]研究了GSM 短信模块的家庭防盗报警系统，阐述了系统硬件和软件的整体设计方案、器件选型、单元电路设计及整体电路连接。由此可知，GSM技术适用于监测范围广、数据采集点分散、检测环境复杂的检测任务。如果将GSM通信模块引入人防工程内部设备自动化系统中，将能很好地解决人防工程环境监测的远程报警这一难题，并且能够大大提高工程管理的实时性和有效性。

1 系统总体设计

图1 分布式控制系统结构图

当前，人防工程内部设备自动化系统多采用分布式控制系统。分布式控制系统是应用计算机技术对生产过程进行集中监测、管理和分散控制的综合性网络系统[10]。系统结构图如图1所示。上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是个人计算机或服务器，屏幕上显示各种信号变化，如人防工程内部设备液压、水位、温度和湿度等。下位机是直接控制设备和获取设备状况的计算机，一般是可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、单片机等。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据，一般为模拟量，转换成数字信号后反馈给上位机。由此可见，上位机是整个系统神经中枢和信息汇集地，各类报警信号也将汇集到上位机，因此当上位机产生报警记录时，立即将报警信息通过GSM通信模块发送到工程管理人员的手机上，则可极大地提高工程管理效率。

图2 系统流程图

上位机软件通常是由组态软件开发而成的。组态软件，又称“组态监控软件”(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)，是数据采集与过程控制的专用软件，处于自动控制系统的监控层。它是通过灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。常用的组态软件有WinCC、InTouch、Ifix、世纪星和组态王等。这些组态软件的功能大同小异，因此本系统选用适用范围较广和代表性较强的西门子的WinCC组态软件作为测试环境，其他组态软件原理类似。主要工作流程如图2所示。

下位机采集传感器检测到的参数信息并将其转换成数字信号上传至上位机；上位机组态软件根据系统设定的报警条件进行判定；如参数值符合报警触发条件则触发报警并将报警记录归档；报警平台定时读取报警记录信息并判断是否有新警情出现，如有，则通过GSM通信模块发出警情短信通知工程管理人员迅速处理。系统硬件连接如图3所示。

图3 系统硬件连接图

2 软件设计与实现

根据系统总体设计要求，短信报警平台除了系统数据库设计外，还包含四个功能模块：通信链接模块、警情信息读取模块、基本信息管理模块和系统日志模块。平台开发环境为：操作系统：Windows 7 旗舰版；开发平台：.Net Frame Work 4.5；开发环境：Visual Studio 2012；开发语言：C#.net；数据库：Microsoft Office Access 2007。

2.1 系统数据库设计

数据库采用Microsoft Office Access 2007。根据系统实际需求，数据库共包含四个数据表，分别为：单位信息表(UnitInfo)、工程管理人员信息表(PersonInfo)、日志表(LogInfo)和警情信息表(AlarmInfo)。单位信息表、工程管理人员信息表号和警情信息表字段定义如表1～表3所示。

表1 单位信息表(UnitInfo)字段

表2 工程管理人员信息表(PersonInfo)

表3 警情信息表(AlarmInfo)

2.2 通信链接模块

通信链接模块的主要功能是建立GSM通信模块与上位机间的通信链路。安装驱动程序后，GSM通信模块将虚拟成上位机的一个串口，两者进行串口通信。通信模块的二次开发包内包含了链接的动态链接库文件sms.dll，调用其中的Sms_Connection函数即可建立链接。引入代码如下：

[DllImport(“sms.dll”, EntryPoint=“Sms_Connection”)]

public static extern uint Sms_Connection

(string CopyRight, uint Com_Port, uint Com_BaudRate,

out string Mobile_Type, out string CopyRightToCOM);

执行代码如下：

Sms_Connection(CopyRightStr, uint. Parse(TextBox_Com. Text), 9600, out strType, out CopyRightToCOM) ==1;

2.3 警情信息读取模块

WinCC的数据库分为设计时数据库和运行时数据库两种，分别放在相关的目录。由于警情归档记录是存储在运行时数据库中的，因此只需关注运行时数据库即可。运行时数据库是Microsoft SQL Server数据库，数据库名称为“CC_工程名_年_月_日_时_分_秒R”。因此，当WinCC运行时，打开数据库管理器查看数据库名称即可。由于警情是随时可能被触发的，因此可以采用Timer定时器来定时读取警情信息记录表，判断是否有新警情产生，定时器时间间隔可自行定义。数据库代码如下：

WinCCOLEDBConnectionStrings=“Provider=

WinCCOLEDBProvider. 1; Date Source=BJRFJ-7O4A491DB

WINCC; Catelog=“+sDsn+”;”;

objWinCCOleDbConnection=new OleDbConnection(WinCCOLEDBConnectionStrings);

objWinCCOleDbConnection. Open();

读取最新警情的SQL语句如下：

String strSQL=“ALARMVIEW:SELECT*FROM

AlgViewCHT DateTime>’“+tfrom+”’AND DateTime<’“+tto+”’order by DateTime desc”;

2.4 基本信息管理和系统日志模块

基本信息管理模块主要用于管理工程人员的基本信息和手机号码等，以便发送报警短信时使用。对于工程管理而言，工程维护日志是非常重要的。因此系统日志模块将系统发送的短息记录保存到Access数据库中，方便后期查询。

2.5 系统实现

设备自动化系统短信故障报警平台主界面如图4所示。

图4 系统主界面

信息维护子界面如图5所示。

图5 信息维护子界面

3 结论

将本短信报警平台应用到多个人防工程中，都可以及时将人防工程内部设备自动化系统的报警信息发送到指定的工程管理人员的手机中，使之能够随时随地了解工程内的报警信息，验证了本短信报警平台的可靠性，极大地提高了工程维护管理的效率。随着无线通信技术和互联网云技术的飞速发展，将人防工程内的各项环境参数和设备运行状态实时同步到公有云或私有云端，可使工程管理人员在任何地方实时监控工程的整体运行情况，是下一步急需研究的方向。

[1] 合肥市人防办. 什么是人防工程[J]. 国防, 1996(1):20-20.

[2] 缪小平. 实现设备自动化,提高工程维护水平[J]. 制冷与空调(四川), 2010, 24(5):70-75.

[3] 缪小平, 彭福胜, 耿世彬,等. 防护工程设备自动化系统一体化集成方法研究[J]. 中国工程科学, 2013, 15(5):84-94.

[4] 孙厚钊, 吴强. 人防工程维护管理信息系统的构建[J]. 国防科技, 2011, 32(2):39-43.

[5] 林昊海. 探讨城市人防工程维护管理信息系统的构建[J]. 信息化建设, 2016(4):236.

[6] 姜力. 基于GSM的中文短消息收发实现[J]. 微型机与应用, 2003, 22(9):32-34.

[7] 黄培, 徐立鸿, 王乐达,等. 基于GSM/GPRS的温室环境远程监控系统设计[J]. 微型机与应用, 2012, 31(18):45-47.

[8] 张璘, 陶琳, 袁江南,等. 基于GSM网络的远程温湿度监测系统研究及实现[J].电子技术应用, 2012, 38(6):93-96.

[9] 蔡晓艳, 田凯, 王照平. 基于GSM短信模块的家庭防盗报警电路的设计[J]. 实验科学与技术, 2015, 13(3):20-22.

[10] 朱学军. 分布式控制系统发展综述[J]. 机床电器, 2004, 31(1):5-8.

Research on the SMS alarm platform of environment monitoring based on GSM in civil air defense engineering

Zhang Yi, Liu Haibo, Miao Xiaoping, Xu Ai, Yang Xiaoyuan

(PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China)

It is an inevitable trend to implement building automation in civil air defense engineering. In this paper, the problem of remote alarm of environment monitoring problems of the building automation system in civil air defense engineering is analyzed. The paper puts forward the method of sending the alarm information triggered by the environment monitoring problems of the building automation system to the engineering maintenance and management staffs in time through the Global System for Mobile Communication (GSM) communication module. Civil air defense engineering internal environment monitoring Short Message Service (SMS) alarm platform has been developed, which can effectively solved the time and space constraints of maintenance and management works in civil air defense engineering, and improve the timeliness and convenience.

GSM communication module; SMS alarm; building automation; civil air defense engineering

TP311

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.14.024

张翼，刘海波，缪小平，等.基于GSM的人防工程环境监测短信报警平台研究[J].微型机与应用，2017,36(14)：79-81.

2016-12-30)

张翼(1992-)，通信作者，男，硕士研究生，主要研究方向：国防工程内部设备及智能化。E-mail:zhangyi_plaust@163.com。

刘海波(1982-)，男，硕士，助教，主要研究方向：国防工程内部设备及智能化。

缪小平(1957-)，男，博士，教授，主要研究方向：国防工程内部设备及智能化。