CN101119421A - 符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统。包括车身工作站和远程服务中心，车身工作站通过RS232数据采集程序及GSM终端数据发布程序运行现场RS232数据采集模块和符合GSM标准的GSM终端数据发布模块，通过无线方式与远程服务中心相连；远程服务中心通过运行GSM通信接收模块程序，接收车身工作站的数据。同时，通过远程数据存储模块将数据经标准的ODBC接口存入数据库，提供给远程监控模块或企业自己的管理系统，本发明通过GSM网络实现远程数据采集、传输、存储和监控分析，用于可移动的相关工程机械设备远程监控领域。

Description

符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统

技术领域

本发明涉及工程机械自动化控制和远程监控领域，具体地说是一种符合全球移动通信(Global System for Mobile Communication，GSM)标准的工程机械远程监控系统。

背景技术

现有技术在远程监控中，对于工程机械等可移动设备的远程监控系统和施工作业监控系统方面，我国才刚刚起步。如压路机、发掘机等设备，其价格昂贵，尤其是对于设备故障的解决需要有专门人员提供技术保障，这对于设备的维修、维护显然不利，需要支付一大笔维护费用，同时，由于设备的可移动性及地域因素，对机械作业水平和施工作业的合格程度的检测也非常不利。

为了进一步提高工程机械设备系统运行的安全性、可靠性，以及合理的调度设备的使用情况和提高对施工工艺的检测手段，提高施工工艺水平，就迫切需要开发一套能进行监控的远程监控系统，能在异地最大程度的反映机械设备的运行状态和施工工艺状况，进而为保障施工的顺利进行提供了必要的数据保证。在GSM遍布全球的今天，使用无线网络技术实现远程监控自然成为首选。远程监控系统可以提高企业的劳动生产率，加强企业竞争力；及时发现机械设备故障问题，保证设备施工安全高效；提高机械作业精度和水平。但是，目前国内在可移动工程机械设备上通过无线网络技术实现远程监控系统还是用户专一或有针对性的开发工作，还未见系统化，标准化的产品结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种符合GSM标准的工程机械远程监控系统。该系统通过GSM网络通讯的手段，与异地网络上的GSM通信终端实现远程连接，实现了数据的远程传输，同时应用组态软件技术来完成设备和作业水平的远程监测、监控，为最终提高设备的施工工艺和设备的维护及故障排除奠定了基础。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括：以国际RS232标准、ODBC数据库标准和GSM标准为基础，结合组态技术，实现现场数据的远程传输和远程监控；包括：

车身控制装置，运行车身主控系统，对上层监控系统提供现场数据的RS232接口；

车身工作站，包括RS232数据采集模块和GSM终端数据发布模块，通过RS232数据采集程序及GSM终端数据发布程序运行符合RS232标准的RS232数据采集模块和符合GSM标准的GSM终端数据发布模块，并通过RS232数据采集模块与车身控制装置连接，读出现场数据，数据读出后通过GSM终端数据发布模块在GSM网络上发布数据给远程服务中心，对现场控制对象实施控制；

远程服务中心，包括GSM通信接收模块、远程数据存储模块和远程监控模块，通过GSM通信接收程序、远程数据存储程序运行符合GSM标准的GSM通信接收模块、符合ODBC标准的远程数据存储模块和远程监控模块；GSM通信接收模块接收GSM终端数据发布模块发布的现场数据，同时将数据发布到符合ODBC标准的远程数据存储模块中；然后结合组态技术通过远程监控模块再现监控现场，实现监控要求；

RS232数据采集模块的RS232数据采集程序具体流程为：首先初始化串口对象，连接目标程序，读取现场数据，然后将采集的现场数据打包，并将数据包存入发送缓冲区，在没有断开请求的情况下返回读现场数据；如果有断开请求，则断开串口连接，结束程序；当打开、初始化串口对象失败时作异常处理，并结束程序；所述GSM终端数据发布模块的GSM终端数据发布程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化串口，登陆GSM网络，判断远程客户连接成功否，连接成功后接收命令和发送缓冲区数据，在没有断开请求的情况下返回读现场数据；如果有断开请求，则断开GSM调制解调器连接，结束程序；当打开GSM调制解调器或远程客户连接失败时作异常处理，并结束程序；所述GSM通信接收模块的GSM通信接收程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化其串口对象，当建立GSM网络连接后，判断远程客户连接成功否，连接成功后等待GSM终端数据发布模块发送数据和接收数据入缓冲区，在没有断开请求情况下，返回到接收数据和接收数据入缓冲区，以获得车身工作站的数据；如果有断开请求，则关闭该GSM调制解调器，结束程序；如果在打开GSM调制解调器对象或远程客户连接失败时，进行异常处理，并结束程序；所述远程数据存储模块的远程数据存储程序具体流程为：首先初始化数据库对象，通过ODBC接口连接数据库，打开记录集，然后读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，数据解包并存储，在没有断开请求时返回到读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，否则关闭数据库接口，结束程序；在初始化数据库对象失败时作异常处理并结束程序。

本发明解决了以下几项关键技术：

1)本发明可由远程服务中心向安装于工程机械上的车身工作站发出指令和文字信息，传达领导的决策信息。

2)本发明中车身工作站可定时或根据服务中心的指令将工程机械的各类工作状态数据通过GSM无线网络发回远程服务中心，并存储在数据库中。

3)本发明给用户选择各类工作状态数据提供了一个可选择的活动接口，使得用户可以定制自己所需参数数据。

4)本发明解决了如何将可移动机械设备中的信号数据通过GSM无线网络实现无线远程传输。

5)本发明提供了符合电工标准的RS232数据接口，使得不同厂家的设备和软件可以相互通信。

6)本发明提供了符合标准的ODBC数据库接口，使得该系统可以与企业自己的企业管理系统互连。

7)本发明实现了和目前电信通信领域GSM标准的无缝集成。

本发明是用来完成可移动工程机械设备领域中现场数据采集、远程传输、及对施工作业水平检测的远程监控系统，其核心技术是无线通信技术、数据库技术和组态软件技术。以国际RS232标准、ODBC标准和GSM标准为基础，结合组态技术，实现了一套适用于可移动工程机械设备远程监控的开放式的远程监控系统。它具有如下优点：

1)可应用性

本发明可以应用于可移动工程机械设备，如压路机、发掘机。

2)无地域性

本发明应用的GSM无线网络技术，使得远程监控摆脱了地域的限制。

3)开放性

本发明应用的ODBC技术赋予了本系统强大的生命力，使得采集的数据可以与企业自己的管理系统无缝集成，极大的扩展了系统的开放性。

4)安全性

本发明采用的GSM无线网络技术保证了数据通信的正确性。

由于本发明有以上特点，特别是ODBC数据库技术和GSM网络技术的融合使用，使本发明系统从安装到正常运行及其维护，都体现出优越性。如：

1)有利于设备的维护

由于本发明采用远程数据采集，使服务中心针能对设备的运行状态进行监测，便于早期分析故障原因并快速排除，缩短了维护停工时间；减少了维护工作量。

2)有利于提高施工作业水平

采用本发明在远程服务中心建立的远程监控系统有利于用户管理和监控施工现场的工作状态，确保施工工艺水平及施工精度。

3)有利于形成自己的专家指导系统

大量数据的存储提供了数据和理论基础，使得企业易于管理、分析和形成自己的独到的专家指导系统。

4)有利于为智能化、网络化奠定基础

为企业信息化管理、施工质量管理、设备管理提供一个新的指导思路，最终实现对工程建设项目的动态管理，提升企业竞争力。

附图说明

图1是系统网络模块图结构图。

图2是RS232数据采集模块和GSM终端数据发布模块结构图。

图3是GSM通信接收模块、远程数据存储模块结构图。

图4是RS232数据采集程序流程图。

图5是GSM终端数据发布程序流程图。

图6是GSM通信接收程序流程图。

图7是远程数据存储程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明是以国际RS232标准、ODBC数据库标准和GSM标准为基础，结合组态技术，实现现场数据的远程传输和远程监控。具体包括车身控制装置，运行车身主控系统(各厂家成型的控制器产品，如：芬兰产的EPEC控制器)，对上层监控系统提供现场数据的RS232接口；还包括车身工作站和远程服务中心，其中：

如图1所示，车身工作站包括RS232数据采集模块和GSM终端数据发布模块，通过RS232数据采集程序及GSM终端数据发布程序运行符合RS232标准的RS232数据采集模块和符合GSM标准的GSM终端数据发布模块，，车身工作站通过RS232数据采集模块与车身控制装置连接，并读出数现场数据，数据读出后通过GSM终端数据发布模块在GSM网络上发布数据给远程服务中心，对现场控制对象实施控制。

在远程服务中心，通过GSM网络建立与车身工作站的连接，并通过GSM通信接收模块实现与车身工作站的数据通信功能，同时将接收到的数据通过ODBC接口存入数据库。再通过远程监控模块(即：一个组态软件)，经ODBC接口与数据库通信，再现监控现场，实现现场的监控画面和其他监控诊断分析功能。具体如下：

远程服务中心包括GSM通信接收模块、远程数据存储模块和远程监控模块，通过GSM通信接收程序、远程数据存储程序运行符合GSM标准的GSM通信接收模块、符合ODBC标准的远程数据存储模块和远程监控模块；GSM通信接收模块接收GSM终端数据发布模块发布的现场数据，同时将数据发布到符合ODBC标准的远程数据存储模块中；再通过远程监控模块再现监控现场，实现监控要求。

如图2所示，该图是图1中车身工作站的模块分解图，包括两个模块。其中RS232数据采集模块，它通过标准的RS232串口读出车身控制装置参数后和GSM终端数据发布模块共享。而GSM终端数据发布模块是根据调制解调器指令集编写的一个无线网络数据发布程序，通过无线网络实现与图3中GSM通信接收模块的网络连接且进行数据的收发通信(图4，图5分别为这两个模块对应的程序流程图)。

如图3所示，该图是图1远程服务中心的模块分解图，包括两个模块。其中GSM通信接收模块、它通过GSM无线网络接收GSM通信发布模块(位于图1中车身工作站)发送的现场数据，然后送给远程数据存储模块进行数据的解析和数据库存储，为远程监控模块或其它管理系统提供数据源(图6，图7分别为这两个模块对应的程序流程图)。

远程监控模块采用市购组态软件如WinCC，或组态王，或企业自主研发的各自企业管理系统均可，实现了现场数据的显示、曲线显示、报表的打印和历史曲线的分析，达到了用户监控的要求。

所述系统参数数据包格式表，采用自定义数据包格式化现场采集的数据，并能解析处理。同时也可以为其它自主开发用户提供解析方法。具体如下：

@ID1：Data1：ID2：Data2：ID3：Data3：......#

其中，“@”和“#”分别为数据字符串的起始标志，“：”为数据的分隔符号，ID1为数据的名称标号，Data1为与该名称标号相对应的数据值，以此类推。这样，其他用户可以根据该字符串标准设定新的数据字段关系，从而采集自己所需要的设备数据。

如图4所示，RS232数据采集模块的数据采集程序具体流程为：首先初始化串口对象，设置其串口的波特率、数据传输位、奇偶校验位等，连接目标程序，读取现场数据，然后将采集的现场数据打包，并将数据包存入发送缓冲区，在没有断开请求的情况下返回读现场数据，如此反复循环；如果有断开请求，则断开串口连接，结束程序；当打开、初始化串口对象失败时作异常处理，并结束程序。

如图5所示，所述GSM终端数据发布模块的GSM终端数据发布程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化串口，设置其GSM调制解调器的工作方式等，登陆GSM网络，判断远程客户连接成功否，连接成功后接收命令和发送缓冲区数据，在没有断开请求的情况下返回读现场数据，如此反复循环；如果有断开请求，则断开GSM调制解调器连接，结束程序；当打开GSM调制解调器或远程客户连接失败时作异常处理，并结束程序。

如图6所示，所述GSM通信接收模块的通信接收程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化其串口对象，设置其工作方式等，当建立GSM网络连接后，判断远程客户连接成功否，连接成功后等待GSM终端数据发布模块发送数据和接收数据入缓冲区，在没有断开请求情况下，返回到接收数据和接收数据入缓冲区，如此反复循环以获得车身工作站的数据；如果有断开请求，则关闭该GSM调制解调器，结束程序；如果在打开GSM调制解调器对象或远程客户连接失败时，进行异常处理，并结束程序。

如图7所示，所述远程数据存储模块的远程数据存储程序具体流程为：首先初始化数据库对象，通过ODBC接口连接数据库，打开记录集，然后读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，并解析出相应的数据存入数据库对应的记录集中；在没有断开请求时返回到读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，并如此反复，否则关闭数据库接口，结束程序；在初始化数据库对象失败时作异常处理并结束程序。

GSM网络的普及为远程数据传输提供了良好的通道，特别是在地区偏僻远离城镇的户外施工作业现场，用户只要通过一个GSM调制解调器，通过无线网络就能建立远程通信了，在数据量不是很大，实时性要求又不是很高的情况下GSM无线通信成了一个重要途径。

用户在应用本系统时，只要在GSM调制解调器中配置一个电话SIM卡，就可以建立双方的无线网络通信链路，实现数据的远程传输和远程监控功能，使用起来简单可靠，满足了对工程机械设备状态及施工作业精度监控的要求。

Claims (5)

1.一种符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统，其特征在于：以国际RS232标准、ODBC数据库标准和GSM标准为基础，结合组态技术，实现现场数据的远程传输和远程监控；包括：

车身控制装置，运行车身主控系统，对上层监控系统提供现场数据的RS232接口；

车身工作站，包括RS232数据采集模块和GSM终端数据发布模块，通过RS232数据采集程序及GSM终端数据发布程序运行符合RS232标准的RS232数据采集模块和符合GSM标准的GSM终端数据发布模块，并通过RS232数据采集模块与车身控制装置连接，读出现场数据，数据读出后通过GSM终端数据发布模块在GSM网络上发布数据给远程服务中心，对现场控制对象实施控制；

远程服务中心，包括GSM通信接收模块、远程数据存储模块和远程监控模块，通过GSM通信接收程序、远程数据存储程序运行符合GSM标准的GSM通信接收模块、符合ODBC标准的远程数据存储模块和远程监控模块；GSM通信接收模块接收GSM终端数据发布模块发布的现场数据，同时将数据发布到符合ODBC标准的远程数据存储模块中；然后结合组态技术通过远程监控模块再现监控现场，实现监控要求。

2.按照权利要求1所述符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统，其特征在于：RS232数据采集模块的RS232数据采集程序具体流程为：首先初始化串口对象，连接目标程序，读取现场数据，然后将采集的现场数据打包，并将数据包存入发送缓冲区，在没有断开请求的情况下返回读现场数据；如果有断开请求，则断开串口连接，结束程序；当打开、初始化串口对象失败时作异常处理，并结束程序。

3.按照权利要求1所述符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统，其特征在于：所述GSM终端数据发布模块的GSM终端数据发布程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化串口，登陆GSM网络，判断远程客户连接成功否，连接成功后接收命令和发送缓冲区数据，在没有断开请求的情况下返回读现场数据；如果有断开请求，则断开GSM调制解调器连接，结束程序；当打开GSM调制解调器或远程客户连接失败时作异常处理，并结束程序。

4.按照权利要求1所述符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统，其特征在于：所述GSM通信接收模块的GSM通信接收程序具体流程为：首先打开GSM调制解调器，初始化其串口对象，当建立GSM网络连接后，判断远程客户连接成功否，连接成功后等待GSM终端数据发布模块发送数据和接收数据入缓冲区，在没有断开请求情况下，返回到接收数据和接收数据入缓冲区，以获得车身工作站的数据；如果有断开请求，则关闭该GSM调制解调器，结束程序；如果在打开GSM调制解调器对象或远程客户连接失败时，进行异常处理，并结束程序。

5.按照权利要求1所述符合全球移动通信标准的工程机械远程监控系统，其特征在于：所述远程数据存储模块的远程数据存储程序具体流程为：首先初始化数据库对象，通过ODBC接口连接数据库，打开记录集，然后读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，数据解包并存储，在没有断开请求时返回到读取GSM通信接收模块存入缓冲区的数据，否则关闭数据库接口，结束程序；在初始化数据库对象失败时作异常处理并结束程序。

Images