基于无线通信平台的远程监控系统

浙江大学硕士学位论文I硕士学位论文论文题目基于无线通信技术的远程监控系统的设计作者姓名谷亚宁指导教师禇健教授苏宏业教授学科(专业)控制理论与工程所在学院信息科学与工程学院提交日期二零零六年八月浙江大学硕士学位论文浙江大学硕士学位论文II基于无线通信平台的远程监控系统谷亚宁学科：控制理论与控制工程导师：苏宏业教授褚健教授浙江大学先进控制研究所二零零六年八月浙江大学硕士学位论文IM.E.Thesis·ZhejiangUniversityDesignofRemoteSurveillanceSystemBasedonMobileCommunicationTechniquesGuYaningMajor:ControlTheoryandControlEngineeringSupervisor:Prof.SuHongyeProf.ChuJianAugust2006InstituteofAdvancedProcessControlZhejiangUniversity,310027,P.R.China浙江大学硕士学位论文I摘要近年来，移动通信技术取得了长足的发展，CDMA、GPRS通信技术具有可移动性、实时在线、按流量计费、通信速度快、网络覆盖范围广等诸多优点，得到广泛应用。该论文将流行的移动通信技术引入到远程监控系统的研究中，并且结合嵌入式系统应用技术和实时数据库技术，开发了基于GPRS、CDMA通信平台的无线远程监控系统；解决了传统的监控系统在地域偏远、控制点分散、散布范围广的情况下实现远程监控面临的经济成本和技术上的难题；实现了工业监控的立体化、网络化和数字化。论文对传统监控系统的发展历程进行了分析，讨论了通信平台对于远程监控系统的重要性。并且作为理论铺垫，文中系统地介绍了GPRS和CDMA移动通信网络的关键技术和特点。进而，结合移动通信业务以及远程监控系统的设计要求和特性，提出了完善的基于移动平台的无线远程监控系统的设计方案，简述了上位机无线OPC服务器和实时数据库系统的结构及实现过程。做为重点，本文从提高系统稳定性，增强抗干扰能力的角度入手，详细描述了现场监控终端硬件系统和软件系统的设计过程。并且在μC/OS-Ⅱ实时操作系统上实现了工业数据采集，存储，查询和上传等功能。经过联调与测试，证明系统工作稳定。文章的昀后对本课题的整体设计的进行总结，并展望了无线远程监控系统的发展趋势。关键词：无线远程监控系统，监控终端，CDMA，GPRA，嵌入式系统，实时数据库浙江大学硕士学位论文IIAbstractInrecentyears,mobilecommunicationhasdevelopedrapidly.Basedontheadvantagesofmobility,real-time,rapidcommunicationandbroadcoveragearea,GPRSandCDMAcommunicationtechniquesarewidelyusedinindustryandourdailylife.Inthisdissertation,thepopularmobilecommunicationtechniquesiscombinedwithembeddedsystemandreal-timedatabasetodevelopawirelessremotemonitoringsystembasedonGPRSorCDMAcommunicationplatform.Thissystemeliminatesthetraditionallimitofdistrictandlowerstheapplicationcost,makesreal-timemonitormoreconvenientthaneverbefore.Thedissertationbeginswiththeresearchofthecurrentstateofremotemonitoringsystem.ThenChinaMobileCommunicationSystem,thetheoryandfeatureofCDMAandGPRSisdescribedsystematically,whichprovidesenoughknowledgeforfurtherresearch.Inthedissertation,thefeatureofremotecontrolsystem,CDMAandGPRSarecombinedtogether.Thenweputforwardthedesignofremotecontrolsystembasedonmobileplatform.Alsothefunctionofallthecomponentsisdescribed.Fromtheaspectsofimprovingstabilityandrobustnessofthesystem,thisdissertationdescribesthedesignofthemonitoringterminalhardwareandapplicationsoftwaresystemindetail.Thispaperalsogivesouttherealizationofindustrydatacollection,save,queryanduploadingbasedonμC/OS-ⅡRTOS.Jointtestsprovethatthesystemisstableandperfect.Thelastpartofthepapergivessummaryofthewholedesignoftheproject,andthedevelopingtendencyofwirelessremotemonitoringsystem.Keywords:remotemonitoringsystem,surveillanceterminal,CDMA,GPRS,real-timedatabase,embededsystem浙江大学硕士学位论文III目录摘要.....................................................................IABSTRACT...................................................................II第一章绪论..............................................................11.1引言.................................................................11.2远程监控系统的概述...................................................11.2.1远程监控系统的功能.................................................11.2.2远程监控系统的发展.................................................21.3移动通信技术概述.....................................................41.3.1CDMA网络..........................................................41.3.2GPRS网络..........................................................71.3.3TCP/IP协议.......................................................101.4主要研究工作及章节安排..............................................12第二章无线远程监控系统的设计方案.........................................132.1引言..................................................................132.2设计方案概述..........................................................132.3上位机系统设计........................................................152.3.1OPC服务器........................................................172.3.2ESP-iSYS实时数据库...............................................172.3.3OPC服务器与实时数据库的连接......................................192.3.4实时数据库系统与WEB人机交互界面的接口............................202.4小结..................................................................21第三章远程监控终端系统的硬件设计.........................................223.1引言..................................................................223.2中央处理器单元........................................................233.2.1处理器芯片选型....................................................243.2.2处理器单元硬件结构................................................253.3实时时钟..............................................................283.3.1DS1307的特点.....................................................283.3.2DS1307与处理器的通信.............................................283.4数据存储器............................................................293.4.1存储芯片的选择....................................................293.4.2K9K4G08U0M的特点[28]...............................................303.4.3K9K4G08U0M与处理器的连接.........................................313.4.4K9K4G08U0M的操作方式.............................................323.5DI/DO通道............................................................343.5.1DI通道的设计.....................................................353.5.2DO通道的设计.....................................