基于gsm的汽车衡称重数据远程采集系统设计

　　针对传统地磅数据采集系统抗干扰性差，人工参与度高等缺点，提出一种基于GSM的地磅称重数据远程采集系统。在分析该系统组成及原理的基础上，从系统硬件和软件两方面进 行了详绌的设计，期望能够满足磅房称重数据采集远程管理的实际需要。

　　0.引言

　　地磅是设置在地面上的大磅枰， 一般用于煤矿、化工、冶金、建材、港口、码头等 大宗载重货物车辆的称重计算。目前国内用于称重 数据的主要采集方式有人工抄表、RS232/RS485、 局域网、CAN总线和ADSL技术等几种u~5]。在实际 运行中，由于磅房各节点的分散性，人工抄表不 仅浪费人力，而且各汽车衡称重数据统计等后续 处理工作烦琐、容易出错，同时也给不法者以可 乘之机;RS232/RS485传输需要布线，系统抗干扰 差，实时性和纠错能力弱，对于分布偏远的磅房 和控制中心布线困难;局域网传输虽不用布线， 但受黑客攻击易造成系统崩溃，存在信息丢失的 风险;ADSL技术需要在本地交换中心局和主要交 换局安装新型设备，成本较高。

　　GSM(global system for communication) 网络的短消息业务功能(short message service,简 称SMS)成熟完善、覆盖面广、功能强，在国内 已经得到广泛应用。SMS功能可发送文本文件， GSM端设备之间能通过SMS进行数据传输。利 用此功能，本文提出了一种基于GSM短消息业务 的新型地磅称重数据远程采集系统，该系统可 、可靠地实现远程数据采集及管理中心对汽 车远程调度，对提高工作效率，降低人为因素具 有重要意义。

　　1.系统组成及原理

　　地磅称重数据远程采集系统主要由数据采集端和管理中心2部分组成。数据采集端包 含智能控制器、地磅系统、射频卡系统、i/o控 制、道闸系统、视频系统和GSM通信模块，如图1所示。

　　智能控制器采用FPGA(现场可编程门阵列)协 调控制射频卡系统、汽车衡系统、I/O控制、道闸 系统、视频系统等工作顺序，能自动完成称重。 射频卡系统配置2台非接触式远距离读卡器，在 驾驶员不出驾驶室的情况下，读取车辆的1C卡信 息，即可进入磅房称重;道闸系统配备左右2台带 地感线圏道闸，控制车辆的进入;I/O控制系统读 取红外光电开关信号，判定车辆是否*上磅; 汽车衡系统根据接口协议，将称重数据传输至智能控制器;然后智能控制器将称重数据和1C卡信 息以短消息编码发送至数据库管理中心。视频系 统由一台数据录像机、视频卡和左右两台摄像机 组成，完成车牌的抓拍和称重车辆的录像。

　　管理中心由称重上位机和数据库服务器组 成。称重上位机完成远程称重数据接收和控制命 令的发送以及报表打印。数据库服务器提供称重 计量数据的存取、查询服务。

　　2.系统硬件设计

　　2.1智能控制器

　　FPGA全部控制逻辑由硬件完成，具有时钟频 率高，内部延时小，运行速度快、10接口多等特 点，且组成形式灵活，可以集成外围控制、译码 和接口电路m。因此，在本系统中，采用XILINX 公司的XC2S30型FPGA作为系统的核心控制部 分，可以有效控制存储器访问、自动道闸、信号 灯等功能模块的控制逻辑顺序，连接GSM:无线通 讯模块实现与管理中心远程通信。射频读卡器选 用韩国3Logic公司的TRH031M芯片m。数据采集 端系统结构图如图2所示。

　　2.2地磅

　　SCS系列地磅由秤台、连接装置、传 感器、接线盒、缆线、称重显示控制器，限位 装置构成。重量数据接口可采用标准串行输出 RS-232，串口设置如下：数据位7位、无奇偶校 验、1个停止位。FPGA检测到UART的通信起始位 后，允许接收串行称重数据。由于芯片工作电压 为2.7V~5_5V, RS-232接口工作电平 12V~-12V,故 需通过接口芯片MAX232芯片进行电平转换。

　　2.3 GSM模块

　　数据传送采用西门子公司的GSM/GPRS双模 模块MC35i。MC35i支持标准的RS-232接口，通信 波特率支持300bps~230400kps,通过RXD、TXD 和GND引脚与FPGA芯片实现串口通信。MC35i接 口支持AT指令集，支持Text和PDU格式的SMS, 通过AT指令可双向传输指令和数据，其主要操作 是通过AT+CMGS和AT+CMGR指令分别进行短信 发送和读取。

　　3.系统软件设计

　　该系统软件设计分为两部分：称重数据采集 端和管理中心。采集端负责地磅称重数据 的采集与处理：1) FPGA协调控制射频卡系统、 地磅系统、I/O控制、道闸系统、视频系统等 逻辑顺序;2) FPGA与GSM模块MC35i的串口通 信。管理中心负责数据接收、调度指令发送、系 统设置、网络连接和数据统计等。

　　3.1称重数据采集端程序设计

　　3.1.1智能控制器程序

　　数据采集过程由状态机(ASM)实现，该系统 工作过程如下：射频卡读卡器读取车辆非接触式 1C卡信息通过RS-232串口上传至FPGA。当驾驶员 无卡时，读卡器报警并语音提示去射频卡管理中 心办卡并注册。有卡时，控制系统工作在自动运 行方式，自动道闸初始为落下状态，当持有非接 触式1C卡的车辆开到汽车衡入口时，自动识别系 统先对1C卡进行验证，判断是否注册。如为非注册IC卡则语音提示到射频卡管理中心注册。如 果已注册，则信号灯绿灯点亮，自动道闸升起， 需计量的车辆可以开到衡上进行计量。当车辆完 全上磅，信号灯红灯点亮、自动道闸落下，以阻 挡后面车辆入，计量并采集数据，同时大屏幕显 示称量数据，控制器完成各种数据的远程发送。车 辆开下汽车衡，红绿信号灯熄灭，至此称量过程完 成，可以进行下一次的称量，图3是系统ASM图。

　　3.1.2 GSM通信程序

　　GSM模块支持AT指令，管理中心通过串口发 送相应AT指令完成模块初始化、接收短消息、发 送短消息操作，完成磅房数据査询、报表汇总， 信息调度。数据传输过程中为消除干扰，保证数 据交换的可靠性和有效性，每个镑房采集端 GSM模块的SIM卡与称重数据一并打包并发送， 存储到管理中心数据库。同时，管理中心设置短 消息格式：操作功能(4位)+ID(8位)+相关消息内 容(可调)。GSM通信流程图如图4所示，开机后系 统先初始化，不断与事先设置好的服务器IP建 立网络连接。一旦连接成功，就按照管理中心系 统设置的模式开始数据采集并打包封装传送至管 理中心;如果接收到结束采集的命令，即刻断网 进入等待连接状态。

　　3.2管理中心数据接收程序

　　管理中心由称重上位机和数据库服务器构 成。称重上位机完成远程称重数据采集、指令传 输和报表打印。数据库服务器提供称重计量数据 的存取、査询服务。质检部门、销售部门、调度 部门通过访问数据库服务器及时统计、汇总报 表、作出调度。部门可通过管理中心通信 端发布控制信息，灵活控制采集现场。管理 中心数据的接收和发送是利用VC++6.0软件中的 MSComm控件实现，在本系统中串口通讯采用中 断的方式来实现，管理中心数据接收软件流程图如 图5所示。

　　4.结束语

　　设计的基于GSM地磅称重数据远程采集系 统，克服了传统的人工采集、有线传输和局域网 等方式传输的限制，实现了管理中心通过通信协 议对多点无线网络节点的数据采集与管理，大 地降低了建设成本，防止了徇私舞弊现象发生， 具有较好的实用价值和应用前景，对实现磅房无 人职守具有重要意义。今后，在信息数据海量存 储及系统可靠性方面还需要进一步研究完善。