名稱:基於GPRS技術的人防及災害警報集中控制系統的設計與實現
摘要：介紹一種基於 GPRS的人民防空及災害警報集中控制系統的實現方法。該系統採用 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*，具有控制響應快、建設和維護成本低的特點。
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網路上開通的一種新型的分組數據傳輸業務，藉助 GPRS無線接入技術，無論在何時、何地，人們都可以輕鬆地接入互聯網。
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範圍，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、自動櫃元機聯網、移動銀行等，還有車載移動性數據傳輸、移動車輛調度與*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無線接入技術設計並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網路和 GSM/GPRS網路後傳給警報遙控終端，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，並在計算機的電子地圖上一一顯示。
圖 1系統結構框圖
圖 2 GPRS數據通信模塊結構框圖
圖 3警報遙控終端結構框圖
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採用與 GSM同樣的無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突髮結構、同樣的跳頻規則以及同樣的 TDMA幀結構，這種新的分組數據通道與當前的電路交換的話音業務通道極其相似。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路資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用於間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用於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，並且在其通道上提供了 TCP/IP連接 (通過 GGSN連接 GPRS/GSM網路和 Internet網路 )，可以用於 INTERNET連接、數據傳輸等應用。那麼，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數據通信模塊採用單片機來實現 TCP/IP協議解析，所以在 TCP網路層採用了系統開銷較小的 UDP協議而不採用 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串列通信介面、擴展數據存儲器等部分組成，其結構框圖如圖 2所示。
GPRS收發模塊採用 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)兩種協議棧用於 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網路協議收發 GPRS分組數據並解析，輸出 IP數據報。
MC35提供了標準 AT命令界面和一個 RS-232介面用於與外部應用系統連接；另外，還提供了 SIM卡介面，用於連接 SIM卡座，以便連接到不同的 GPRS營運網路。
CPU採用 Winbond公司的 77E58單片機晶元，該晶元內部有 32K的程序存儲器，足夠嵌入 IP和 UDP協議棧程序。同時， 77E58具有兩個串列口，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、人機介面、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。
