基于SIM900A的基站无线监控系统

基于SIM900A的基站无线监控系统摘 要： 为了降低基站的日常运营管理成本，提高基站运营管理效率，实现对基站内关键设备的实时监控与维护，设计了一款基于SIM900A的基站无线监控系统。该系统采用AT89S52单片机和SIM900A模块进行无线数据传输，并对基站内的空调设备进行了实时的监控实验，取得了理想的测试效果。该系统具有运行稳定、抗干扰能力强、安装方便、成本低廉等优点，具有一定的实用价值和广阔的市场前景。关键词： SIM900A； 基站； 无线监控； AT89S52中图分类号： TN92?34； TM13 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）03?0051?04SIM900A?based wireless monitoring system for base stationSUI Junjie， XIAO Shiman， SHAO Weiheng， WU Shangquan（The Fifth Electronics Research Institute， Ministry of Industry and Information Technology， Guangzhou 510000， China）Abstract： To reduce the cost of daily operation management， improve the efficiency of operation management， and realize the real?time monitoring and maintenance of the key equipments inside the base station， a SIM900A?based wireless monitoring system for base station was designed. The SCM AT89S52 and SIM900A module are adopted in the system to conduct wireless data transmission. The real?time monitoring experiment for the air conditioning equipment in the base station was conducted and the ideal test results were obtained from it. The system has the advantages of stable operation， strong anti?interference ability， easy installation and low cost， and has a certain practical value and broad market prospect.Keywords： SIM900A； base station； wireless monitoring； AT89S520 引 言随着我国通信行业的迅猛发展，移动通信基站的数量也急剧上涨，尤其是4G网络推广以来，4G基站的建设速度更是惊人，仅2014年中国4G基站数量就由近30万座增至多达100万，约占全世界新建4G基站市场的60%，根据粗略估计，我国目前通信基站数量已接近300万座【1】。移动通信基站是支持通信网络安全运营的主体设施，也是确保通信网络环境质量的重要因素， 因而对该部分的管理与维护十分关键且非常必要。面对如此数量巨大的基站，我国的电信运营商目前的运营维护手段多是采用为每个基站配备专人进行看管维护，其日常的运营管理成本巨大，实时性也难以达到要求【2】。因此，设计一款基站无线监控系统来替代原有的人工看护，可以在很大程度上降低成本、节省劳动力，具有重要的实用价值。本文设计的基站无线监控系统，可以有效地监控基站内的设备运行状态，及时对基站发生的故障产生报警信号，将相关故障信息传递至控制中心，通知相关技术人员进行故障排除。1 方案设计本文设计开发了一款基于SIM900A的基站无线监控系统，该系统可以实时采集基站内部相关设备的运行信息，并将这些信息通过无线电传输的方式，发送到控制中心或者相应的移动终端。该基站无线监控系统的总体框图如图1所示，AT89S52单片机通过外部设备（比如空调设备、电源设备和其他相关设备）的数据输入来判断和监测基站内部的工作情况，并将基站的工作情况用RS 232串口通信的方式发送给SIM900A模块，通过SIM900A模块将相关信息发送到控制中心。同时系统可以通过外部按键输入的方式设置需要接收基站运行状态信息的移动终端（比如相关工程师的手机）。2 硬件设计与实现系统中根据用户需要仅设计了空调设备的硬件监控电路和数据接口，对于其他设备的监控需要设计相应的数据接口和硬件驱动电路。2.1 空调设备的硬件接口电路设计对基站内空调的开启状态进行监测，本文选用手持式风速仪的分体式风轮探头采集相关信息并进行判定。手持式风速仪的分体式风轮探头的工作原理是基于把机械转动信号转换成电信号，先经过一个临近感应探头，对转轮的转动进行计数;，并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值【3】。在本文中，手持式风速仪的分体式风轮探头产生的脉冲系列直接输送到AT89S52单片机的计数器引脚，对该脉冲进行计数处理，判断空调设备是否开启。空调设备的硬件接口设计电路图如图2所示。在图2中，P1为风速仪输入接口，当空调设备开启，风速仪将输出一定频率的脉冲信号，该脉冲信号通过该接口，经过和的上拉和滤波处理，在经过74HC04非门的整形之后，将会得到比较干净的脉冲波形，便于AT89S52单片机进行计数处理，整形之后的风速仪脉冲波形仿真图如图3所示。从图3中可以看出，风速仪输出的脉冲信号频率大概为230 Hz，因此通过计数便可以知道空调设备是否正常运行。2.2 AT89S52单片机电路设计AT89S52是一款经典的51系列单片机，在工业控制中应用十分广泛，它具有以下标准功能：8 KB FLASH，256 B RAM，32位I/O引脚，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，1个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路等【4】。由于其电路设计简单，程序编写调试方便，工作稳定，抗干扰性强等优点，使其在工业控制中倍受青睐，AT89S52单片机的最小系统电路图，如图4所示。从图4中可以看出：AT89S52单片机最小系统的电路设计非常简单，仅需要下载电路和时钟电路（和D1为电路设计中的工作状态指示灯，不属于最小系统必须的电路设计）。2.3 E2PROM存储器电路设计AT89S52的内部FLASH存在断电或者系统复位数据丢失的缺点，而该基站无线监控系统要求系统能够记录相关的设备信息和控制中心或者相关技术工程师移动终端的号码，要求断电或者复位后，相应的信息不会丢失，因此本文选用了93C46这款E2PROM存储器进行相应信息的存储和读取。93C46产品采用Microware串行总线接口，读写、擦除速度快，寿命可达100万次以上擦写，掉电保存数据长达200年以上，可配置8位或16位存储结构，是使用很广泛的E2PROM芯片【5】，其硬件设计电路如图5所示。Microware串行总线接口是由美国国家半导体公司提出，总线采用3根信号线：时钟线、数据输入线和数据输出线，所以也叫三线制串行总线;。由于AT89S52单片机本身不带三线制串行总线接口，所以在图5中采用软件模拟三线制串行总线来读写93C46芯片。2.4 RS 232通信接口电路设计AT89S52与SIM900A间的数据传输是通过RS 232接口进行的，其接口设计电路图如图6所示。2.5 温度传感器采样电路设计为了能够准确监控基站内的工作温度，系统采用DS18B20温度传感器对基站内的温度进行监控，其硬件设计电路图如图7所示。3 软件设计与实现本文给出系统简单的程序设计流程图，如图8所示。在程序控制方面主要通过AT89S52单片机和SIM900A模块的通信，将基站设备信息发送到相应的终端。对于SIM900A模块的调试是该系统的调试重点，其主要包括了：变量的声明和定义、系统初始化、数据发送和数据接收几个部分。以下给出了部分SIM900A模块的驱动调试示例程序。变量声明和定义：unsigned int counttime，count；unsigned char code sms_text = AT+CMGF=1rn；unsigned char code tabal_1=AT+CMGS=15124537343 rn；unsigned char code no【4】=no ；unsigned char code yes【5】=yes ；unsigned char code num=0123456789；unsigned char displaynum【3】；系统初始化：void init_51（void）TMOD=0x21； /设置串口和定时器工作方式TH1=0xfd；TL1=0xfd；TR1=1；SCON=0x50；PCON=0x00；TH0=0xb1； /设定定时器初值TL0=0xe0；ET0=1； /开总中断TR0=1； /选择定时器0EX0=1；IT0=1； /外部中断0下降沿触发，IT0=0； 为低电平触发ES=1；EA=1；发送SIM900A控制指令AT+CMGF=1rn：for（t=0；t14；t+）ES=0；SBUF=sms_text；while（！TI）；TI=0；ES=1；DelaySec（3）；发送指令AT+CMGS=15124537343rn设定接收信息的移动终端号码：for（t=0；t28；t+）ES=0；SBUF=tabal_1；while（！TI）；TI=0；ES=1；DelaySec（3）；发送当前基站内空调设备运行状态指示no：for（t=0；t3；t+）ES=0；SBUF=no；while（！TI）；TI=0；ES=1；发送当前基站内温度值：for（t=0；t3；t+） /发送当前温度值ES=0；SBUF=displaynum+0x30； SBUF=num；while（！TI）；TI=0；ES=1；4 结 论本文通过采用AT89S52单片机、SIM900A模块和相应的传感器件设计了一款简单的基站无线监测系统，并用该系统对基站内的空调设备和温度信息进行了无线监控，得到了较理想的实验效果。该系统具有成本低廉、运行稳定和安装简单等优点，节省了基站管理维护的成本，提高了管理效率，具有一定的实用价值和广阔的市场前景。参考文献【1】 景龙刚.移动通信基站维护研究.信息通信，2014（11）：185.【2】 袁江，曹金伟，邱自学，等.基于WSN的粮库温湿度无线监测系统.测控技术，2012，31（4）：77?81.【3】 文香桂.基于无线传感器网络的煤矿监测系统研发.湘潭：湘潭大学，2013.【4】 付永庆.电路基础.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.【5】 张庆双.电子技术.北京：科学出版社，2006.【6】 高吉祥.模拟电子技术.3版.北京：电子工业出版社，2011.