专利名称：Gsm数据传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种远程无线传输设备，特别是一种完成远端数据收集并可靠地向中心信息系统传输所采集数据的GSM数据传输系统。
本实用新型的上述目的是这样实现的，一种GSM数据传输系统，包括GSM无线通信网和中心信息系统；多个前端数据采集设备，分布在工作现场，用于采集非电量信号，将非电量转换为电量信号；多个GSM数据传输设备，每个GSM数据传输设备的输入端分别与相应的前端数据采集设备的输出端连接，其输出端与GSM无线通信网连接，用于接收、分析、编码和封装前端数据采集设备输出的电量信号，最后将处理后的信号通过GSM无线通信网发送给中心信息系统。
本实用新型的数据采集设备包括测量传感器和数据采集系统，用于采集降雨量、气温等的非电量信号，并最终将非电量信号转换为数字数据。
本实用新型的GSM数据传输设备是内嵌的计算机系统。
本实用新型的GSM数据传输设备包括一个中央处理模块，接收前端数据采集设备输出的数字数据，并且按短信息格式对该数字数据进行打包处理。
本实用新型的GSM数据传输设备还包括一个异步串行控制器模块，将CPU打包好的短信息并行数据转换成串行数据，以及将来自GSM无线通信网的短信息数据包转换成并行数据送给CPU。
本实用新型的GSM数据传输设备还包括一个无线发送模块，用于将异步串行控制器输出的串行数据经GSM无线通信网发送给中心信息系统，以及接收经GSM无线通信网发送的数据包。
本实用新型的GSM数据传输设备还包括一个硬件看门狗模块。
本实用新型具有智能化高、抗干扰能力强、功耗低、轻巧方便和价格便宜等诸多优点。
图1是本实用新型的原理图；图2是本实用新型的数据流程结构图；图3是本实用新型的GSM数据传输设备的方框图；图4是GSM数据传输设备的中央处理器、硬件看门狗、译码电路、异步串行控制器、程序存储器和数据发送模块的电路图；图5是GSM数据传输设备的无线发送模块的电路图。
前端数据采集设备包括测量传感器和数据采集系统，它负责将一些非电信号如降雨量、气温等转化成模拟电信号，模拟电信号经过A/D采样后成为数字信号进入GSM数据传输设备，GSM数据传输设备实际是个内嵌的计算机系统，它完成对采样数据的分析、编码、封装等步骤，最后将其通过GSM网发送给中心信息系统，中心信息系统根据这些数据就可以做出相应的处理。
GSM数据传输设备主要采用一块单片机CPU做为中央处理器，外部扩展了程序存储器和数据存储器等电路，并扩展了一个全双工的串行口与GSM无线发射模块相连接，CPU自带的串行口则与前端数据采集设备直接相连。
按照工作方式来分，本设备有二种工作方式第一，人工数据采集传输方式；第二，自动数据采集传输方式。第一种工作方式适用于现场具有工作人员，可以进行手动操作，当触发手动发送数据开关后，本设备立即响应，从前端数据采集设备取测量数据，并经过必要的处理后发送到远端的中心信息系统。这种方式适合于一些比较紧急的情况如洪峰水位监测，现场工作人员需要把一些瞬间变化的数据汇报给中心；第二种工作方式是不需要有人员到达监控现场的，适用于对固定目标的监控。在这种方式中，又可根据数据的采集方式分为定时自报方式和远程命令轮询方式两种。自报方式是每间隔一定时间(该时间可以设定)，由GSM数据传输设备自动向中心信息系统发送测量数据，该种方式一般适用于正常监测，例如用本GSM数据传输设备作为某一流域内降雨量常年监测前端设备，每天对该地区的降雨情况进行监测，并定时向中心信息系统发送测量数据；远程命令轮询方式是指中心信息系统在任何时候都可以向本GSM数据传输设备下达数据传输指令，使本远端无线传输设备将最新的测量数据发回中心，中心信息系统可以按照远端的编号进行轮询，也可以指定某个特定的远端设备连续发送数据，如油田开采，前线指挥部(中心信息系统)可在在每天的某个时间轮询所属各井队的钻井数据和出油情况，或在某口油井出油异常时连续命令远端设备采集并发回数据。
按照发送数据的方式来分，本设备又包括两种方式一种是短信息方式；另一种是数据通道方式。短信息方式是指本设备根据GSM的相关协议，将测量数据用短信息的方式向中心信息系统发送。特点是便宜、简单但实时性差，本方式可用在正常测量、不强调实时性的场合，如某地区常年的降雨量监测系统，只要每天发回当地的测量数据即可，并不要求准确的时间；数据通道方式是指本设备根据GSM协议将测量数据用GSM网的数据通道进行发送，其特点是实时、快捷、准确，但花费较短信息方式稍昂贵，主要用在紧急时候，如洪峰到来，中心信息系统需要即时掌握水位情况，就必须用数据通道传输方式。这两种数据发送方式既可以由中心信息系统远程命令，也可以由现场工作人员设定。
以上所谈到的各种工作方式，在实际应用中都各有用武之地。它们在数据采集和无线传送的技术原理上都是相同的，其数据流程和传输协议方式如图2所示。
前端数据采集设备与GSM数据传输设备之间的通讯遵循M-BUS协议，是通过一个全双工的串行口来实现的；GSM数据传输设备中，内嵌计算机系统与无线发射模块之间的通讯包括GSM协议中有关短信息方式和数据通道方式两方面内容。中心信息系统、GSM数据传输设备和前端数据采集设备三者之间均为全双式通讯，进行数据的命令的传送。
本系统的具体工作流程如下(参见附电路图)测量信号(数据)通过P1口进入本系统，CPU从串口取出测量信号并对数据进行差错检查，如果数据错误则抛弃数据并请求重发；当数据正确无误后就对数据进行必要的处理变换，以适合GSM通讯协议，这些工作完成后，就经由P2口通过GSM发射模块将信息发送出去；在没有发射工作时，CPU总处在查询16550的接收寄存器的状态，当发现有中心信息系统的轮询呼叫时，就立即接通线路，并将暂存器中的测量信息通过已经连接的通路发给中心信息系统。
GSM数据传输设备的特点是尽量利用了国内现有的无线数据通信网，利用其广泛的覆盖面积，使该设备的使用不受地域范围的影响，任何时候可以将采集到的数据及时的发送到后方远程服务器，以进行分析与处理。对于任何前端数据采集设备，只需稍改动连接协议，就可适应新的需求。
参见图3，本实用新型的GSM数据传输设备包括一个中央处理模块，接收前端数据采集设备输出的数字数据，并且按短信息格式对该数字数据进行打包处理；一个异步串行控制器模块，将CPU打包好的短信息并行数据转换成串行数据，以及将来自GSM无线通信网的短信息数据包转换成并行数据送给CPU；一个无线发送模块，用于将异步串行控制器输出的串行数据经GSM无线通信网发送给中心信息系统，以及接收经GSM无线通信网发送的数据包；一个硬件看门狗模块，它作为监控部分提高系统的抗干扰能力，在系统受到外部干扰而导致程序跑飞或死机时使系统复位重启，同时它也提供手动复位的功能；一个译码电路，为CPU对系统功能模块进行操作时进行地址译码；一个程序存贮器和数据存贮器，用于存贮系统程序和数据。
以下结合附图4和图5对GSM数据传输设备电路结构进行说明。
中央处理器模块U1采用Intel公司内核的80C31，它执行程序、完成对系统的控制、各功能模块的协调。它从P1口接收数据，按短信息的格式将原始数据进行处理打包，然后通过异步串行控制模块U5(16550)将它发送给无线发送模块；外部12MHz晶振和C10，C11组成时钟电路为U1提供时钟信号。
硬件看门狗模块U6主是采用MAXIM公司的MAX813L作为系统的看门狗电路，它作为监控部分提高系统的抗干扰能力，在系统受到外部干扰而导致程序跑飞或死机时使系统复位重启，同时它也提供手动复位的功能。
译码电路U2是为CPU对系统功能模块进行操作时进行地址译码，它用AT20V8进行编程实现，由于AT20V8是可编程逻辑芯片，因此地址译码非常灵活，并增加系统的保密性。
程序存贮器U3和数据存贮器U4是存贮系统程序和数据的芯片，程序存贮器28C256存放CPU执行的程序，存贮空间为32K，数据存贮器为一片62C256，它作为数据处理和数据存放的暂存区，空间为32K。
异步串行控制器模块U5完成CPU与无线发送模块的数据交换，它采用PC16550，将CPU打包好的短信息并行数据转换成串行数据通过P2口传送给无线发送模块进行发送，也将无线发送模块接收来的短信息数据包转换成并行数据送给CPU，其外部电路R5，C8，C9，晶振2.4564形成时钟振荡器为16550提供时钟。
在图4中，D1，C12，C13，R1作为电源指示和滤波用；D2，R3为正常工作指示；R2，SENT为强制发送短信息按钮；T1，D3，D4，R4实现TTL电平与3V电平转换；C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7为集成电路的去耦电容；P3口为系统电源输入口。
参见图5，无线发送模块包括GSM模块及其外围电路，GSM模块选用SIEMENS公司的TC35，它的接口为J1。TC35实现了GSM的协议，将CPU经过J2传过来的数据用GSM网发送出去，同时接收从远端发来的数据信息，送回CPU进行分析处理，其中C407，C408，R401，R402为通讯线路的去耦和阻抗匹配元件；K1，Q1为TC35的启动电路，可以用手动和CPU自动控制实现；SIM1为手机SIM卡安装电路。
权利要求1.一种GSM数据传输系统，包括GSM无线通信网和中心信息系统，其特征在于还包括多个前端数据采集设备，分布在工作现场，用于采集非电量信号，将非电量转换为电量信号；多个GSM数据传输设备，每个GSM数据传输设备的输入端分别与相应的前端数据采集设备的输出端连接，其输出端与GSM无线通信网连接，用于接收、分析、编码和封装前端数据采集设备输出的电量信号，将处理后的信号通过GSM无线通信网发送给中心信息系统。
2.根据权利要求1所述的GSM数据传输系统，其特征在于所述的数据采集设备包括测量传感器和数据采集系统，采集降雨量、气温等的非电量信号，并最终将非电量信号转换为数字数据。
3.根据权利要求1所述的GSM数据传输系统，其特征在于所述的GSM数据传输设备是内嵌的计算机系统。
4.根据权利要求2所述的GSM数据传输系统，其特征在于GSM数据传输设备包括一个中央处理模块，接收前端数据采集设备输出的数字数据，并且按短信息格式对该数字数据进行打包处理。
5.根据权利要求2所述的GSM数据传输系统，其特征在于GSM数据传输设备还包括一个异步串行控制器模块，将CPU打包好的短信息并行数据转换成串行数据，以及将来自GSM无线通信网的短信息数据包转换成并行数据送给CPU。
6.根据权利要求5所述的GSM数据传输系统，其特征在于GSM数据传输设备还包括一个无线发送模块，用于将异步串行控制器输出的串行数据经GSM无线通信网发送给中心信息系统，以及接收经GSM无线通信网发送的数据包。
7.根据权利要求6所述的GSM数据传输系统，其特征在于GSM数据传输设备还包括一个硬件看门狗模块。
8.根据权利要求4所述的GSM数据传输系统，其特征在于中央处理模块是英特尔公司的80C31模块。
9.根据权利要求5所述的GSM数据传输系统，其特征在于异步串行控制器模块是PC16550模块。
10.根据权利要求6所述的GSM数据传输系统，其特征在于硬件看门狗模块是MAX813L模块。
专利摘要本实用新型是一种完成远端数据收集并可靠地向中心信息系统传输所采集数据的GSM数据传输系统。包括GSM无线通信网；中心信息系统；多个前端数据采集设备，分布在工作现场，用于采集非电量信号，将非电量转换为电量信号；多个GSM数据传输设备，每个GSM数据传输设备的输入端分别与相应的前端数据采集设备的输出端连接，其输出端与GSM无线通信网连接，用于接收、分析、编码和封装前端数据采集设备输出的电量信号，将处理后的信号通过GSM无线通信网发送给中心信息系统。本实用新型利用单片计算机抗干扰能力强、可靠性高且价格便宜等特点，并与无线发射模块本身优良的性能价格比相结合，形成一个有机的整体，其应用范围主要针对一些大型的测量监视系统，如降雨量，气温，石油勘探，水位监测等，为相关部门制定决策和采取措施提供科学的依据。
文档编号H04W4/00GK2508469SQ0127870
公开日2002年8月28日 申请日期2001年12月17日 优先权日2001年12月17日
发明者刘征宇 申请人:北京星盈数据传输系统有限公司