CN101581794B - 一种基于gprs的多频激电仪远程测控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于GPRS的多频激电仪远程测控系统，其包括接收机控制中心、控制器终端和发送机终端，所述接收机控制中心、控制器终端和发送机终端分别通过RS-232串口与一个GPRS通信模块双向连接。利用本发明，可以实现多频激电仪接收机对发送机和控制器的远程无线测控，大大提高野外工作效率，降低野外工作强度。

Description

一种基于GPRS的多频激电仪远程测控系统

技术领域

本发明涉及一种电法勘探仪器远程测控系统，尤其是涉及一种基于GPRS的多频激电仪远程测控系统。

背景技术

电法勘探是地球物理勘探的一个重要分支，在金属矿、石油、地下水和地热勘探中得到了广泛应用。电法勘探仪器一般分为两部分—信号发送端和信号接收端。在野外进行电法勘探时，信号发送端负责向大地供电，信号接收端负责接收从大地传回的各种信号并进行分析处理。

在大极距供电时，信号发送端和信号接收端相距比较远，可能会达到1Km以上。目前的电法勘探仪都不具有远程数据传输能力，在野外工作过程中通常是用人员走动作为信号接收端和信号发送端的通信方式。在测量开始后，信号发送端一般就一直处于供电状态，直到测量完成。在测量过程中，如果需要修改参数或者停止供电，信号接收端的工作人员必须跑到信号发送端，或者通过移动电话通知信号接收端的工作人员进行手工操作。如果信号发送端出现各种紧急情况，信号接收端也只能通过相同的方式得到信息。这在野外工作过程中造成了极大的不便，而且严重地影响了野外工作效率。

目前，用于电法勘探的多频激电仪，其信号发送端由发送机和控制器两台仪器组成，信号接收端只有接收机一台仪器。其中控制器和接收机具有PC/104嵌入式计算机系统，发送机具有微处理器。3台仪器都具有键盘和屏幕，能够很好地进行人机交互。但3台仪器之间没有远程通信功能，只能通过人工通信交流仪器相互之间的工作状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GPRS的多频激电仪远程测控系统，使多频激电仪发送机、控制器和接收机之间能够实现远程通信和测控。

本发明的技术方案是：其包括接收机控制中心、控制器终端和发送机终端，所述接收机控制中心、控制器终端和发送机终端分别通过RS-232串口与一个GPRS通信模块双向连接；

所述接收机控制中心，包括安装有控制软件的接收机，所述接收机具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、触摸屏、RS-232串口、信号接收及处理模块，用于对发送机终端和控制器终端发送控制命令，接收及显示发送机的工作状态、环境参数和报警信息；

所述控制器终端为安装有控制软件的控制器，所述控制器具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、液晶显示器、RS-232串口和信号产生模块，用于接收、解析并执行接收机控制中心发送的控制命令；

所述发送机终端为安装有相应控制软件的发送机，所述发送机具有单片机、键盘、液晶显示器、RS-232串口、工作状态及环境信息采集模块、保护及报警模块、供电模块，用于接收、解析并执行接收机控制中心的控制命令，定时上传发送机的工作状态及环境参数，在发生紧急情况时停止供电并向接收机控制中心发送报警信息；

所述GPRS通信模块为安装有SIM卡的GPRS模块，用于通过GPRS网络实现接收机控制中心与控制器终端、发送机终端的数据透明传输。

所述控制软件运行在所述接收机上，能产生各种控制命令，解析控制器终端和发送机终端发送的各种信息，并实时显示在软件界面之上，工作流程为：

系统初始化，包括对GPRS模块中SIM卡卡号的设置；

对发送机终端和控制器终端进行连接，将连接成功的终端表示为连接状态(可断开连接)，将连接失败的终端表示为断开连接状态(可再次连接)；

对连接成功的终端进行各种远程控制，并实时显示终端上传的工作状态和环境参数，且存入日志，直到发生以下3种情况之一时才跳到步骤(4)：

a.接收到终端的断开连接请求信息；

b.接收到终端的报警信息；

c.工作完成，用户需要断开与终端的连接；

断开与终端的连接；

所述控制器软件运行在所述控制器上，能解析接收机控制中心的控制命令，并能让控制器执行相应的动作，工作流程为：

软件初始化；

处于本机控制状态，收到接收机控制中心的连接命令时，跳到步骤(3)；

接收和执行远程控制命令，直到发生以下2种情况之一时，跳到步骤(4)：

a.接收到终端的断开连接命令信息；

b.用户需要切换到本机控制；

断开与接收机控制中心的连接；

发送机软件运行在所述发送机上，能解析接收机控制中心的控制命令，并能让发送机执行相应的动作，在发送机终端发生电池电压过低、机箱温度过高、供电过压、供电过载或供电过流等紧急情况时，能够让发送机停止供电，并向接收机控制中心发送报警信息，工作流程为：

软件初始化；

处于本机控制状态，可通过外部输入对本机进行控制；当接收到接收机控制中心的连接命令时，跳到步骤(3)；

定时采集工作状态及环境参数，并上传到接收机控制中心，发生接收中断时跳到步骤(4)，发生以下3种情况之一时跳到步骤(5)：

a.接收到终端的断开连接命令信息；

b.用户需要切换到本机控制；

c.采集的电池电压过低，机箱温度过高或供电电流、电压过大；

解析接收到的数据，如果为接收机控制中心发送的控制命令，则执行命令，否则不予处理，跳转到步骤(3)；

断开与接收机控制中心的连接。

整个系统的工作原理是：接收机控制中心作为整个系统的主动站，负责发起连接，对控制器终端和发送机终端进行监测、控制；而控制器终端和发送机终端则作为从动站，接受上位机的连接请求，然后等待执行上位机发送的各种命令，并将结果反馈给上位机；在处于连接状态时，控制器终端和发送机终端只能通过上位机的命令执行各种功能操作，不接收本机各种外部功能输入；当在报警或信号发送端的用户需要断开连接时，控制器终端和发送机终端可主动断开，并通过短信告知接收机控制中心。

本发明实现了接收机对发送机和控制器的远程无线测控，让信号发送端和信号接收端的信息交流更为快速、高效，而且不受距离限制；在野外电法勘探中能够极大地提高工作效率，降低工作强度。

附图说明

图1为本发明硬件结构示意图；

图2为图1所示接收机控制中心工作流程框图；

图3为图1所示控制器终端工作流程框图；

图4为图1所示发送机终端工作流程框图。

具体实施方式

以下结合附图及实例对本发明作进一步说明。

参照附图1，本实施例包括接收机控制中心1、控制器终端2、发送机终端3，所述接收机控制中心1通过RS-232串口与GPRS通信模块I 4双向连接，控制器终端2通过RS-232串口与GPRS通信模块II 5双向连接，发送机终端3通过RS-232串口与GPRS通信模块III6双向连接。

所述接收机控制中心1，为安装有控制软件的接收机，所述接收机具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、触摸屏、RS-232串口、信号接收及处理模块，用于对发送机终端3和控制器终端2发送控制命令，接收及显示发送机的工作状态、环境参数和报警信。

所述控制器终端2，为安装有相应控制软件的控制器，所述控制器亦具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、液晶显示器、RS-232串口、信号产生模块，用于接收并解析接收机控制中心1发送的控制命令；该终端的用户可通过按键操作断开连接。

所述发送机终端3，为安装有相应软件的发送机，所述发送机包括有单片机、键盘、液晶显示器、RS-232串口、工作状态及环境采集模块、保护及报警模块、供电模块，用于接收并解析接收机控制中心1的控制命令，解析、执行该命令并反馈一个确认信息，在发生电池电压过低、机箱温度过高、供电过流、供电过压或供电过载等紧急情况时，可向接收机控制中心1发送报警信息，而且马上停止供电并断开连接；定时上传发送机的工作状态及环境参数；该终端的用户可通过按键操作断开连接。

所述GPRS通信模块I 4、GPRS通信模块II 5、GPRS通信模块III6为插有SIM卡的GPRS模块，SIM卡卡号是GPRS通信模块唯一的标识，分别也是接收机控制中心1、控制器终端2、发送机终端3的地址，可通过GPRS网络7实现接收机控制中心1与控制器终端2、发送机终端3的数据透明传输；

一次完整的控制过程为：当接收机控制中心1需要让发送机终端3执行某个动作时，安装于接收机控制中心1的控制软件生成相应的命令数据，再将命令数据和设定好的发送机终端3的地址格式化成GPRS模块规定的格式，然后将格式化后的数据写入RS-232串口；GPRS通信模块I 4通过RS-232串口接收到数据后，将数据中的目标地址和命令数据解析出来，再以短信方式向目标地址发送命令数据；短信通过GPRS网络7传输到GPRS通信模块III6；GPRS通信模块III6收到短信后将源地址和命令数据以既定的格式写入串口，最后发送机单片机通过读取串口的数据并解析，便能得到命令数据和源地址，如果命令格式正确，便执行相应的命令，并向源地址以相同的方式发送反馈信息。

图2所示为接收机控制中心工作流程框图：

初始步骤S201，控制软件在接收机PC/104嵌入式系统上面启动；

接着执行步骤S202，对通信端口、3台仪器的SIM卡卡号进行设定；默认值为上次软件运行时设定的值，如果用户需要修改，可通过键盘或触摸屏输入修改值；

然后等待用户连接终端，如果用户点击了“连接控制器”按钮就执行步骤S203，如果点击了“连接发送机”按钮就执行步骤S208。

步骤S203，向控制器终端发送一条连接命令，设置一个25S定时器Timer1，并执行步骤S204。

步骤S204，如果在Timer1到时之前收到控制器终端的确认命令，则判断为连接成功，将接收机控制中心1与控制器终端2的连接状态设置为连接状态，等待执行步骤S205和步骤S206；否则判断为连接失败，执行步骤S217；

如用户设置了控制器的参数，则执行步骤S205，接收机控制中心1将设置的参数以固定格式发送给控制器终端2，然后继续等待执行步骤S205和步骤S206。

如果有按钮按下或收到控制器终端2发送的信息，则执行步骤S206，判断是否是断开连接按钮或是断开连接信息，如果是其中一个则执行步骤S207，否则继续等待执行步骤S205和步骤S206。

步骤S207，向控制器终端2发送断开连接命令，将接收机控制中心1与控制器终端2的连接状态设置为未连接状态；

步骤S208，向发送机终端3发送一条连接命令，并设置一个25S定时器Timer2，并执行步骤S209。

步骤S209，如果在Timer2到时之前收到控制器终端的确认命令，则判断为连接成功，将接收机控制中心1与发送机终端3的连接状态设置为连接状态，等待执行步骤S210、步骤S211、步骤S212和步骤S213，否则判断为连接失败，执行步骤S217；

如果用户设置了发送机上传工作状态及环境参数的定时时间，则执行步骤S210，接收机控制中心1将设置的定时时间以固定格式发送给发送机终端3，然后继续等待执行步骤S210、步骤S211、步骤S212和步骤S213；

如果接收到发送机终端3上传的工作状态及环境参数信息，则执行步骤S211，将工作状态及环境参数信息显示在软件界面上，并存入日志，执行步骤S214；

如果用户点击了开始/停止供电的按钮，则执行步骤S212，接收机控制中心1将开始/停止供电命令发送给发送机终端3，然后继续等待执行步骤S210、步骤S211、步骤S212和步骤S213；

如果接收机控制中心1与发送机终端处于连接状态，则执行步骤S213；

步骤S213，如果用户点击了断开连接按钮或接收到发送机终端3发送来的断开连接请求信息，则跳转到步骤S216，否则继续等待执行步骤S210、步骤S211、步骤S212和步骤S213；

步骤S214，判断上传的工作状态及环境参数信息里面是否含有报警信息，如果有，则执行步骤S215，否则继续等待执行步骤S210、步骤S211、步骤S212和步骤S213；

步骤S215，界面上显示发送机终端3的报警提示信息，执行步骤S216。

步骤S216，向发送机终端3发送一条断开连接命令，将接收机控制中心1与发送机终端3的连接状态设置为未连接状态；

步骤S217，提示连接失败，并等待用户对处于未连接状态终端的连接；

图3所示为控制器终端工作流程框图，具体步骤如下：

启动步骤S301，控制器软件在控制器的PC/104嵌入式系统上面启动；

接着执行初始化步骤S302，对控制软件进行串口参数、信号输出波形、频率等的初始化；

然后执行步骤S303，等待用户通过控制器外部键盘输入修改控制器信号输出波形、频率等参数，同时执行步骤S304，监听串口消息；

如果有串口收到数据的消息，则执行步骤S305，判断收到的信息是否为接收机控制中心1的连接命令，如果是，则执行步骤S306，否则继续执行步骤S303和步骤S304；

步骤S306，向接收机控制中心1返回确认信息，并完成连接，将连接状态设置为已连接状态，等待执行步骤S307和步骤S308；

如果键盘上有用户的按键操作，则执行步骤S307，获取用户的按键，然后执行步骤S309；

如果通过串口接收到接收机控制中心1的控制命令(包括断开连接命令)，则执行步骤S308，执行控制命令，并发送一个确认信息；

步骤S309，判断用户的按键是否为断开连接键，如果是则执行步骤S310，否则等待执行步骤S307和步骤S308；

步骤S310，向接收机控制中心1发送一个断开连接请求，并将连接状态设置为未连接状态，执行步骤S303和步骤S304。

图4所示为发送机终端工作流程框图，具体步骤如下：

启动步骤S401，发送机控制软件在发送机的单片机上面启动；

接着执行初始化步骤S402，初始化定时器、中断、串口参数等参数；

再执行步骤S403，等待用户通过外部键盘输入指令实现对本机的各种功能模块的控制，同时执行步骤S404，监听串口中断；

如果有串口接收数据的中断，则执行步骤S405，判断收到的信息是否为接收机控制中心1的连接命令，如果是则执行步骤S406，否则继续执行步骤S403和步骤S404；

步骤S406，返回远程连接命令的确认信息，并完成连接，将连接状态设置为已连接状态，等待执行步骤S408、步骤S407和步骤S411；

如果通过串口接收到接收机控制中心1的远程控制命令，则执行步骤S407，执行接收机控制中心1的控制命令(包括断开连接命令)，并返回一个确认信息；

如果状态采集的定时到时，则执行步骤S408，对发送机的工作和环境参数进行采集，并执行步骤S409；

如果有按键消息，则执行步骤S411；

步骤S409，对采集的参数进行判断，判断是否电池电压过低、机箱温度过高、供电过流、供电过压、供电过载，如果是，则执行步骤S410，向接收机控制中心1发送报警信息；否则执行步骤S414，不予处理；

步骤S411，扫描键盘，获得用户的按键，并执行步骤S412；

步骤S412，判断用户是否按下了退出键，如果是，则执行步骤S413，否则执行步骤S414，不予处理；

步骤S413，向接收机控制中心1发送断开连接信息，并执行步骤S415；

步骤S415，断开与接收机控制中心的逻辑连接，将连接状态设置为未连接状态，执行步骤S403和步骤S404。

Claims (1)

1.一种基于GPRS的多频激电仪远程测控系统，包括接收机控制中心、控制器终端和发送机终端，其特征在于，所述接收机控制中心、控制器终端和发送机终端分别通过RS-232串口与一个GPRS通信模块双向连接；

 所述接收机控制中心，包括安装有控制软件的接收机，所述接收机具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、触摸屏、RS-232串口、信号接收及处理模块，用于对发送机终端和控制器终端发送控制命令，接收及显示发送机的工作状态、环境参数和报警信息；

 所述控制器终端为安装有控制软件的控制器，所述控制器具有PC/104嵌入式计算机系统、键盘、液晶显示器、RS-232串口和信号产生模块，用于接收、解析并执行接收机控制中心发送的控制命令；

 所述发送机终端为安装有相应控制软件的发送机，所述发送机具有单片机、键盘、液晶显示器、RS-232串口、工作状态及环境信息采集模块、保护及报警模块、供电模块，用于接收、解析并执行接收机控制中心的控制命令，定时上传发送机的工作状态及环境参数，在发生紧急情况时停止供电并向接收机控制中心发送报警信息；

 所述GPRS通信模块为安装有SIM卡的GPRS模块，用于通过GPRS网络实现接收机控制中心与控制器终端、发送机终端的数据透明传输；

所述控制软件运行在所述接收机上，工作流程为：

（1）系统初始化，包括对GPRS模块中SIM卡卡号的设置；

（2）对发送机终端和控制器终端进行连接，将连接成功的终端表示为连接状态，将连接失败的终端表示为断开连接状态；

（3）对连接成功的终端进行各种远程控制，并实时显示终端上传的工作状态和环境参数，且存入日志，直到发生以下3种情况之一时才跳到步骤（4）：

a.接收到终端的断开连接请求信息；

b.接收到终端的报警信息；

c.工作完成，用户需要断开与终端的连接；

（4）断开与终端的连接；

所述控制器软件运行在所述控制器上，能解析接收机控制中心的控制命令，并能让控制器执行相应的动作，工作流程为：

（1）软件初始化；

（2）处于本机控制状态，收到接收机控制中心的连接命令时，跳到步骤（3）；

（3）接收和执行远程控制命令，直到发生以下2种情况之一时，跳到步骤（4）：

     a.接收到终端的断开连接命令信息；

     b.用户需要切换到本机控制；

（4）断开与接收机控制中心的连接；

发送机软件运行在所述发送机上，工作流程为：

（1）软件初始化；

（2）处于本机控制状态，可通过外部输入对本机进行控制；当接收到接收机控制中心的连接命令时，跳到步骤（3）；

（3）定时采集工作状态及环境参数，并上传到接收机控制中心，发生接收中断时跳到步骤（4），发生以下3种情况之一时跳到步骤（5）：

    a.接收到终端的断开连接命令信息；

    b.用户需要切换到本机控制；

    c.采集的电池电压过低，机箱温度过高或供电电流、电压过大；

（4）解析接收到的数据，如果为接收机控制中心发送的控制命令，则执行命令，否则不予处理，跳转到步骤（3）；

（5）断开与接收机控制中心的连接。

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