移動(dòng)通信基站安防系統(tǒng)的研發(fā)

朱 靜，錢建波，于正永

(淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安223005)

0 引言

移動(dòng)通信在全球范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，中國目前擁有世界上最大規(guī)模的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)用戶群體。同時(shí)數(shù)量龐大的基站部署和管理也給人們帶來了很大的不便，由于許多基站地處遙遠(yuǎn)偏僻的地方，經(jīng)常會(huì)遭到不法分子的人為破壞、盜竊和自然災(zāi)害等狀況，導(dǎo)致整個(gè)通信的故障和中斷，這就給基站的安全防護(hù)帶來極大的挑戰(zhàn)。

下面綜合利用GPS和短消息服務(wù)(Short Messaging Service，SMS)、通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General Packet Radio Service，GPRS)、第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3rd－generation，3G)等技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)一套集安防、取證、監(jiān)控、跟蹤等功能于一體的綜合管理系統(tǒng)，目前已經(jīng)具備的功能包括:門禁報(bào)警、溫度報(bào)警、濕度報(bào)警、停電報(bào)警、剪線報(bào)警、紅外報(bào)警、圖像和煙感等等。發(fā)生盜竊后系統(tǒng)能夠及時(shí)告警并顯示被盜基站的位置，同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤被盜設(shè)備并在電子地圖上顯示其地理位置，幫助公安機(jī)關(guān)迅速堵截運(yùn)輸車輛［1］。

1 現(xiàn)有同類系統(tǒng)存在的問題

1.1 現(xiàn)有同類系統(tǒng)存在的問題

根據(jù)項(xiàng)目組對(duì)現(xiàn)有同類系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研分析，該類系統(tǒng)存在如下問題:

①功能單一。目前大多數(shù)的系統(tǒng)功能單一，只能用于監(jiān)控通信電源、空調(diào)機(jī)、變壓器、天饋線和太陽能電板等通信設(shè)施的被盜而不能監(jiān)控其他環(huán)境參數(shù)，或者相反。

②軟件升級(jí)困難。大多數(shù)安防系統(tǒng)還是采用的C/S模式，造成軟件升級(jí)困難。

③系統(tǒng)功能拓展性差。不少系統(tǒng)沒有考慮到系統(tǒng)的前瞻性，沒有預(yù)留接口用于和其他系統(tǒng)的整合。

1.2 本系統(tǒng)的特色和改進(jìn)之處

系統(tǒng)特色及改進(jìn)如下:

①功能全面。目前已經(jīng)覆蓋的警類包括:門禁報(bào)警、溫度報(bào)警、濕度報(bào)警、停電報(bào)警、剪線報(bào)警、紅外報(bào)警、圖像和煙感等。

②基于B/S模式的平臺(tái)業(yè)務(wù)便于升級(jí)，安防終端不需要因?yàn)闃I(yè)務(wù)的改變而進(jìn)行程序升級(jí)，系統(tǒng)可維護(hù)性強(qiáng)。所有的業(yè)務(wù)增加、刪除、修改、拓展以及客戶的配置等都只需要對(duì)服務(wù)器端的動(dòng)態(tài)菜單體系進(jìn)行修改即可。

③保留動(dòng)環(huán)系統(tǒng)接口，方便與其他系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)信息共享。

④適合監(jiān)控其他無人值守的擁有昂貴設(shè)備的場(chǎng)所，適用面廣。

⑤報(bào)警觸發(fā)方式多樣，設(shè)備的豎直振動(dòng)、水平坐標(biāo)移動(dòng)、全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(Global System of Mobile communication，GSM)交換局和基站代碼的變化都能觸發(fā)報(bào)警。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本安防系統(tǒng)［2，3］支持 B/S 和 C/S 操控模式，對(duì)終端的控制指令由服務(wù)器發(fā)出，進(jìn)行控制，如設(shè)定頻率跟蹤模式和監(jiān)控端副本等，終端只起到命令解釋、結(jié)果提示和坐標(biāo)、速度等數(shù)據(jù)采集上傳的作用。安防系統(tǒng)從邏輯上主要分為安防終端、支撐模塊和監(jiān)控中心模塊3部分，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

由于本中心原有的軟件系統(tǒng)都是Windows平臺(tái)的，所以采用.NET平臺(tái)作為信息管理技術(shù)平臺(tái)是最好的技術(shù)選擇?？蛻舳塑浖捎肂/S架構(gòu)，其中地圖引擎采用MapInfo公司的MapXteme2004產(chǎn)品，該軟件從應(yīng)用服務(wù)器通過可擴(kuò)展標(biāo)記語言(eXtensible Markup Language，XML)方式獲取數(shù)據(jù)，在客戶的電腦上通過地圖和報(bào)表等多種方式顯示出來。被監(jiān)控的設(shè)備位置準(zhǔn)確地顯示在監(jiān)控中心的屏幕的地圖上，并將設(shè)備的狀態(tài)信息準(zhǔn)確地顯示在監(jiān)控中心，使監(jiān)控中心的工作人員準(zhǔn)確地了解其所管理的設(shè)備所處的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 安防終端的硬件設(shè)計(jì)

安防終端［4，5］是一款基于嵌入式微處理器平臺(tái)的智能安防設(shè)備，既具有報(bào)警功能同時(shí)又具有很強(qiáng)的位置數(shù)據(jù)采集上報(bào)、定位跟蹤等功能，它在嵌入式控制模塊上集成了GSM/CDMA/3G通訊模塊、GPS定位模塊、磁力/震動(dòng)傳感模塊、LCD顯示屏、聲光設(shè)備、專用電源增壓芯片、動(dòng)環(huán)監(jiān)控接口1個(gè)以及大尺寸的增益天線等，終端結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 安防終端硬件組成結(jié)構(gòu)

2.3 安防終端的軟件設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的安防終端需要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、控制量輸出、工作狀態(tài)檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N同外設(shè)的交互過程，而各類外設(shè)與Mcu的響應(yīng)速度不匹配是制約系統(tǒng)整體性能的重要因素。面對(duì)這種交互瓶頸，運(yùn)用時(shí)分多線程架構(gòu)可獲得良好的效果。特別是對(duì)于系統(tǒng)與外設(shè)頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的場(chǎng)合，能顯著提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。終端軟件流程圖如圖3所示。

圖3 終端主程序流程

2.4 監(jiān)控臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)

基于J2EE平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理監(jiān)控系統(tǒng)［6］，該系統(tǒng)利用 WebService技術(shù)，將不同節(jié)點(diǎn)與模塊間的數(shù)據(jù)采用特定XML形式進(jìn)行通信共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算的分布式。采用J2EE平臺(tái)，用Java語言實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制算法，同時(shí)基于Apatch+Tomcat建立 JSP Web Server，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供Web Service服務(wù)，該服務(wù)不僅為用戶提供JSP管理頁面，方便用戶通過瀏覽器訪問各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，而且建立一個(gè)統(tǒng)一的XML通信標(biāo)準(zhǔn)，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)智能算法主動(dòng)交互，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)終端間的智能物聯(lián)。控制臺(tái)端管理模塊流程圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)管理模式流程

3 結(jié)束語

上述基于GPS的移動(dòng)通信基站安防系統(tǒng)，能夠有效監(jiān)控由于自然因素和人為因素造成的通信中斷，并及時(shí)報(bào)警跟蹤，可以有效提高基站應(yīng)急處理水平。該系統(tǒng)已經(jīng)在中國移動(dòng)淮安分公司部分通信基站試運(yùn)行，并取得令人滿意的效果。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想新穎、技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、業(yè)務(wù)拓展便利，具有良好的兼容性、開放性、安全性和可控性。該系統(tǒng)主要適合于地處郊遠(yuǎn)的通信基站的安防，并為國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活中其他領(lǐng)域的設(shè)施安防提供了借鑒。

［1］朱 靜.基于GPS載波相位信號(hào)確定運(yùn)動(dòng)體姿態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)［J］.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7(12):90－92.

［2］GOMMA H.Software Design Methods for Concurrent and Real-time Systems［M］.MA:Addison Wesley，1993:80 －81.

［3］STEVENS W R.Advanced Programming in the Unix Environment［M］.MA:Addison Wesley，1992:62 －63.

［4］吳明暉.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用［M］.北京:人民郵電出版社，2004:108－109.

［5］錢建波.基于嵌入式技術(shù)的自助系統(tǒng)研發(fā)［J］.無線電工程，2011(11):7－8.

［6］周之英.現(xiàn)代軟件工程(上)［M］.北京:科學(xué)出版社，1999:25－26.