2004年7月A版

摘  要：介紹一種基于GPRS的人民防空及災害警報集中控制系統的實現方法。該系統采用GPRS無線數據通信技術實現人民防空及災害警報器的遠程集中播放和監控，具有控制響應快、建設和維護成本低的特點。

關鍵詞：GPRS；人防警報；TCP/IP

　　GPRS(General Packet Radio Service—通用分組無線服務)，它是利用“包交換”的概念發展出的一套無線傳輸方式。GPRS是在現有GSM網絡上開通的一種新型的分組數據傳輸業務，借助GPRS無線接入技術，無論在何時、何地，人們都可以輕松地接入互聯網。

　　利用GPRS無線接入技術組成無線數據傳輸系統有很大的應用范圍，目前幾乎所有中低速率的數據傳輸業務都可以應用，包括：工業遙信、遙測、遙控以及金融、零售行業的POS機聯網、自動柜元機聯網、移動銀行等，還有車載移動性數據傳輸、移動車輛調度與監控等。我國GPRS技術在手機中的應用已經很廣泛，而在工業遙信、遙測、遙控方面才剛剛起步，本文是利用GPRS無線接入技術設計并實現了人防及災害警報集中控制系統，是GPRS技術在工業遙信、遙測、遙控方面的典型應用。

系統結構

　　系統主要由中央控制中心、警報遙控終端兩部分組成，其它部分由中國移動通信公司提供，其結構如圖1所示。

　　警報發放指令由中央控制中心的計算機發出(中央控制中心可以是移動的、也可以是固定的)，中央控制中心發放的警報指令經Internet網絡和GSM/GPRS網絡后傳給警報遙控終端，警報遙控終端接到指令后，啟動警報器(電動警報器、電聲警報器)鳴響，警報鳴響信息自動回傳至中央控制中心，并在計算機的電子地圖上一一顯示。

GPRS無線數據通信

　　在本系統的實現過程中，GPRS無線數據通信的實現是非常關鍵的問題。GPRS是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，大大降低了系統的營運成本。

　　GPRS無線數據傳輸的理論帶寬可達171.2Kbps，實際應用帶寬大約在40~100Kbps，并且在其信道上提供了TCP/IP連接(通過GGSN連接GPRS/GSM網絡和Internet網絡)，可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。那么，要實現中央控制中心到警報器遙控終端之間的GPRS數據通信，只需要兩者都遵循TCP/IP協議且工作在同一個網路層面上就可以了。在系統的實現過程中，我們為警報器遙控終端設計了一個GPRS數據通信模塊，內嵌TCP/IP協議棧對TCP/IP數據進行解析來實現數據的透明傳輸，再在其基礎上構建警報系統的通信協議。考慮到GPRS數據通信模塊采用單片機來實現TCP/IP協議解析，所以在TCP網絡層采用了系統開銷較小的UDP協議而不采用TCP協議。

　　GPRS數據通信模塊主要由CPU、GPRS收發模塊、SIM卡座、配置/診斷模塊、TTL串行通信接口、擴展數據存儲器等部分組成，其結構框圖如圖2所示。

　　GPRS收發模塊采用SIEMENS公司的MC35 GPRS無線通信模塊。MC35模塊中內嵌了PAP(Password Authentication Protocol)和CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)兩種協議棧用于PPP(Point-to-Point Protocol)連接到GPRS數據交換中心，當呼叫連接建立后，MC35就能按照GPRS網絡協議收發GPRS分組數據并解析，輸出IP數據報。

　　MC35提供了標準AT命令界面和一個RS-232接口用于與外部應用系統連接；另外，還提供了SIM卡接口，用于連接SIM卡座，以便連接到不同的GPRS營運網絡。

　　CPU采用Winbond公司的77E58單片機芯片，該芯片內部有32K的程序存儲器，足夠嵌入IP和UDP協議棧程序。同時，77E58具有兩個串行口，一個用來連接GPRS收發模塊，另一個用以輸出經過UDP解析后的數據。

 
警報遙控終端

　　警報遙控終端為警報執行機構。它既可以為電動警報控制終端，又可以為電聲警報控制終端。其工作原理為：當警報控制器接收到合法指令(遠程遙控)或收到有效的鍵盤操作(手動操作、密碼保護)后，由控制器控制電動或電聲警報驅動電路，從而完成電動或電聲警報器的報警。其結構框圖如圖3所示。

在警報遙控終端中，由Atmel公司的AT89C52單片機、GPRS通信模塊、語音電路、聲強檢測模塊、人機接口、警報器驅動等功能模塊組成，完成通信、播放、狀態檢測、手動操作等功能。

結語

　　GPRS無線接入技術在工業遙信、遙測、遙控方面的應用將有廣闊的前景。利用GPRS無線接入技術實現人防及災害警報的集中控制,只是GPRS技術應用的一個方面。該警報遙控控制系統已經在許多城市得到了應用。■

參考文獻：

1． W. Richard Stevens著,范建華等譯:TCP/IP詳解 卷1：協議.機械工業出版社，2000.7

2.  Gary R.Wright等著,陸雪瑩等譯:TCP/IP詳解 卷2：實現.機械工業出版社，2000.7