基于GPRS的火灾视频监测终端网络接口设计与实现

　　引言

　　大的林区一般面积广阔，且大多数没有有线通讯设施，这是以往影响无人值守的火情了望台应用的技术瓶颈。但是，空间及遥感技术、计算机技术、通信与网络技术的快速发展为森林火灾监测的研究提供了不断完善的方法和手段。本文研究的森林火灾视频监控终端采用mC/OS-II作为嵌入式操作系统，为了支持 GPRS网络通信，系统需要PPP或SLIP协议的支持。由于mC/OS-II不包括TCP/IP协议栈，所以要编写设备的网络接口。本文选用免费的 TCP/IP协议栈LwIP v0.6.4作为设计核心，在mC/OS-II上移植了LwIP以实现TCP/IP协议栈，从而获得了一个功能完善的嵌入式IP终端。

　　视频监测终端网络接口原理

　　图像监控系统工作流程

　　工作时，图像监控系统首先将接收服务器连入Internet，取得服务器的公网IP地址，确定服务的端口号，并将IP地址及端口信息以短消息方式发送给远程站点的视频监控仪模块。视频监控仪模块通过GPRS-Modem模块连入Internet后即可与接收服务器连线。视频监控仪在正常工作时(无火警)仅定时上传含有本地特征编码的短消息，接收服务器软件会根据收到的短消息来分析各监控仪的状态并进行显示。当视频监控仪检测到火警时，它会将火灾信息编码，以短消息形式传递到服务器，同时启动视频图像压缩及上传服务，供接收服务器分析判断。

　　图1 GPRS传输模块工作原理

　　GPRS传输模块工作原理

　　视频监控终端的GPRS传输模块原理如图1所示，西门子公司的 MC35 GPRS模块把从TCP/IP模块接收的TCP/IP包和从基站接收的GPRS分组数据进行相应的协议处理后再转发。MC35模块主要由射频天线、内部 Flash、SRAM、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIF插座组成。GSM基带处理器是核心部件，其作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频天线部分主要实现信号的调制与解调，以及外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换。匹配电源为处理器及射频部分提供所需的电源。MC35 GPRS模块支持GSM900和GSMl800双频网络，接收速率可达86.20kbps，发送速率可达21.5kbps。MC35模块提供了9针的标准 RS232接口，通过MAX3232电平转换芯片和LPC2104的UART0口相连，进行全双工通信。MC35工作电压为12V，上电后由DTR上升沿跳变触发启动。本系统指定LPC2104的P0.13信号线经MAX3232电平转换后作为MC35的DTR。系统上电复位后，首先进行工作频率等参数设置，然后进行拨号和PPP协商，得到系统本地IP，完成GPRS的Internet接入。ARM CPU将用户数据先打成IP包，再经串口发送给MC35，MC35把其封装成GPRS分组数据包传到GPRS网络。