1 引言

　　實施油罐區(qū)有效的監(jiān)控對提高管理水平，降低工人的勞動強度，改善工人的工作條件，避免事故的發(fā)生等方面具有十分重要的意義近年來，隨著罐區(qū)規(guī)模、儲罐數(shù)量的增加，對油罐區(qū)儲存、裝卸、管理提出了越來越高的要求，特別對罐區(qū)的自動化管理水平提出了更高的要求另一方面，隨著自動化控制理論水平、計算機應用技術與通信技術不斷提高，以及工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產過程中的成功應用，自動化儀表正向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，使得生產過程的底層自動化監(jiān)視和控制逐漸完善，形成了基于可編程控制器、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的各種工業(yè)控制網絡，生產的自動化水平大大提高，為港口油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的建立提供了技術保障。

　　2 系統(tǒng)總體結構設計

　　移動通訊系統(tǒng)GlobalSystemofMobilecommunication就是眾所周知的GSM,是當前應用為廣泛的移動電話標準。超過200個國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。GSM標準的無處不在使得在移動電話運營商之間簽署"漫游協(xié)定"后用戶的國際漫游變得很平常。GSM較之它以前的標準的不同是他的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移動電話系統(tǒng)。這說明數(shù)字通訊從很早就已經構建到系統(tǒng)中。GSM是一個當前由3GPP開發(fā)的開放標準。

　　圖1為基于GSM的油罐區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)總體結構，它由測控單元、GSM無線網絡和監(jiān)控中心構成。測控單元以微處理器LPC2119為，同時采集罐區(qū)內的多個油罐壓力和溫度信號，并分別遵循HART協(xié)議和RS485通信方式傳給罐區(qū)主控單元。LPC2119將采集的數(shù)據運算，求得實際油罐的儲油量和溫度，并與已設定值比較，若超出整定范圍，啟動閥門、喇叭報警，液晶模塊并顯示故障信息。GSM短消息收發(fā)器將采集的數(shù)據壓縮打包后，經GSM短消息信息中心轉發(fā)到監(jiān)控中心的GSM短消息收發(fā)器。接收數(shù)據并處理后，建立數(shù)據文件，并顯示對應各油罐的儲油量和各品種油的總量。

　　3 系統(tǒng)硬件電路設計

　　3.1 數(shù)據采集模塊

　　數(shù)據采集（DAQ），是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機中進行分析，處理。數(shù)據采集系統(tǒng)是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。

　　數(shù)據采集模塊采集液體的壓力和溫度。壓力采集用1151系列壓力變送器，直接檢測油罐內壓力。壓力變送器輸出4~20 mA電流，選用1%的電阻轉換成電壓，通過多路開關CD4067循環(huán)測量32路壓力，遵循HART協(xié)議傳至LPC2119.選用數(shù)字溫度傳感器18820,將溫度值通過RS485接口通信傳輸給LPC2119.該電路接口簡單，溫度范圍滿足系統(tǒng)要求。

　　3.2 SIM300無線模塊

　　SIM300無線模塊選用SIMCOM公司推出的GSM/GPRS三頻模塊。該模塊具有標準的AT命令接口，可提供語音傳輸、短消息和GPRS無線上網業(yè)務。SIM300集成完整的射頻電路、GSM的基帶處理器和強大的TCP/IP協(xié)議棧。其主要特點：單電源供電；工作于三頻模式900/1 800/1 900 MHz;支持文本和PDU模式的短消息；支持多時隙GPRS功能；支持語音和傳真。本系統(tǒng)利用SIM300的短消息功能，實現(xiàn)與監(jiān)控中心的通信。圖2為SIM300模塊硬件電路。

　　SIM300高電平啟動，啟動完成后不再起作用。復位信號低電平有效，低電平脈沖寬度應不小于100 ms.實際應用中，將20 kΩ電阻接在電源與RESET引腳之間，用一只0.1μF電容接地，電源連接端通過開關按鈕控制。GSM通信使用SIM卡作為身份標志，SIM卡上的SIM_RST、SIM_I/O、SIM_CLK、SIM_CLK、SIM_VCC和GND通過SIM卡閱讀器與SIM300同名端直接相連。目前移動運營商所提供的SIM卡均無SIM I/O引腳，在設計電路時將該引腳接一個10 kΩ電阻與SIM_VCC相連。SIM_I/O引腳檢測卡支架中是否插有SIM卡。當插入SIM卡時，該引腳置為高電平，系統(tǒng)進入正常狀態(tài)。SIM300的SIM卡電路加入22 Ω串聯(lián)匹配電阻，在SIM DATA引腳上加10 kΩ的上拉電阻，若進行SIM卡檢測，在SIM_PR引腳上加100 kΩ的上拉電阻。設計SIM卡的引線不能太長，因為SIM_DATA和SIM_CLK兩引腳易受干擾。圖2中SP207用于電平轉換，SIM300通過SP207與LPC2119連接，也可與PC機相連。該系統(tǒng)設計還包括閥門驅動、報警、液晶按鍵、JTAG接口、電源及復位電路等模塊。

　　4 系統(tǒng)軟件設計

　　4.1 短消息通信協(xié)議

　　SIM300模塊與LPC2119之間通過標準RS232串行接口通信，通信協(xié)議是AT指令集。AT命令以'AT+'開頭，以回車結尾，每個命令執(zhí)行成功與否都有相應的返回，其他一些非預期的信息將提示對應信息，接收端根據接收信息進行相應處理。本系統(tǒng)只涉及到短消息和串口的命令控制，用到的AT命令如表1所列。

　　4.2 測控模塊

　　測控模塊軟件采用C語言編寫。短消息的發(fā)送和接收都是通過串口完成，發(fā)送短消息時必須轉換為字節(jié)數(shù)組，以數(shù)據包形式發(fā)送；接收短消息通過實時監(jiān)控串口實現(xiàn)，將接收到的信息進行及時處理。圖3為短消息的發(fā)送和接收流程。

　　4.3 監(jiān)控模塊

　　系統(tǒng)監(jiān)控模塊軟件設計基于Visual Basic、SQL Server和Office Aceess軟件編寫，該模塊能實時跟蹤現(xiàn)場油罐的液位、壓力、溫度等狀態(tài)，實現(xiàn)自動化管理，完成單灌圖形顯示（圖4）的群灌圖形顯示、表格顯示、手工計量、報警記錄顯示、報表打印等功能。

　　5 實驗結果

　　實驗結果表明：采用GSM短消息數(shù)據傳輸模式，能有效解決傳統(tǒng)的使用有線傳輸受環(huán)境干擾影響大、傳輸大量數(shù)據時出錯率高、傳輸距離短等方面的不足，而且GSM具有網絡覆蓋面廣、用戶投資小、運營費用少等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控功能。

　　6 結論

　　采用GSM短消息完成現(xiàn)場數(shù)據采集和監(jiān)測終端與控制中心的通信，將ARM7的強大管理能力和GSM短消息相結合，采用模塊化設計，簡化硬件電路設計，提高系統(tǒng)性能。需注意的是：由于每條SMS信息不能超過160個英文字母或70個漢字。對于稍長的短消息，SMS必須把信息分割為數(shù)條傳輸，否則將導致數(shù)據丟失。