一种适用于现场工业监控的短信告警系统的设计

丁道建

[摘 要] 本文针对现场工业监控过程中的告警信息的传输问题,基于RSView 32 Messenger软件,采用软件与硬件结合的方式,实现传呼与短信的转换,将告警信息由短信发送到管理者或操作人员的手机上,从而实现基于短信模式的告警系统,并将其成功应用于Intel上海分公司的生产支持系统的过程控制中｡该系统具有实时性高､使用方便的特点, 明显改善了运行管理人员对非正常系统状况的反应时间｡

[关键词] 工业监控;短信警告;自动化

[中图分类号]F270.7[文献标识码]A[文章编号]1673-0194(2009)03-0055-03

0 引 言

随着计算机技术与控制技术的迅速发展,工业监控组态软件发展异常迅速｡它能帮助现代化企业对复杂的工业过程控制进行合理有效的监控与管理｡工业监控组态软件是利用系统软件提供的工具,通过简单形象的组态工作,从PLC､现场仪表等设备中实时采集数据,发出控制指令并监控系统正常运行的一种软件包｡在众多公司的工业监控组态软件中,Rockwell RSView32 Messenger 工控组态软件以其独有的特点成为具有代表性的组态软件之一｡在利用组态软件进行工业过程控制时,其中非常重要的功能是对工业过程中的各种危险发出警告信息｡目前在国内采用的是RSView32 Messenger的传呼机告警方式,但是由于目前传呼机通信方式越来越少,面临被取缔的危险,所以急需一种新的告警信息传输方式｡随着GSM移动通信的应用, 使用短信息来发送报警信息的方式被广泛地采用｡

本文针对以Intel上海分公司的生产支持系统过程控制系统中告警信息的需求,设计并实现了一个基于短信方式的告警系统｡短信告警系统是一个计算机与通信相结合的应用项目｡在设计中既充分考虑到了短信发送的业务特点､管理模式,又考虑了该系统的安全性､可靠性､可操作性和可维护性,为企业提供了成本低､见效快､高效率的数据传输方式,为有效防范事故提供了辅助手段｡

1 现有告警方式比较

RSView 32 Messenger软件是一个标准的现场工业监控软件,对生产线运行主要有如下几种告警方式:传呼､邮件､传真､电话或手机､现场语音广播｡RSView32 Messenger的这几种报警方式各有优缺点,具体见表1｡

目前在国内采用的是传呼机告警方式,但是由于目前传呼机通信方式越来越少,面临被取缔的危险,所以Intel上海分公司决定采用短信作为一种告警手段,因为基于短信的告警方式具有实时性很好､覆盖范围广､效率高､永不占线､记录完整､费用低廉､接收方的选择余地大等优点｡但是由于RSView 32 Messenger软件本身并不支持短信收发告警功能, 如果对RSView 32 Messenger本身进行改动,工作量较大,人工成本高,短期内还可能影响正常监控程序运行,所以我们采用在不改动原有RSView 32 Messenger软件的前提下,用软件与硬件结合的方式,实现传呼与短信的转换,将报警通知以短信形式发送到管理者或操作人员的手机上,具有实时性高､使用方便的特点｡从而实现基于短信模式的告警系统｡

2 转换策略设计

针对RSView 32 Messenger软件的特点,要在不修改其功能的基础上增加短信告警功能,实现从传呼方式到短信方式的转换,我们采用的转换策略是截取RSView 32 Messenger软件发出的告警数据,改变通信手段｡目前RSView 32 Messenger提供了两种截取数据的方式:①截取邮件数据方式;②截取串口数据方式｡两种方式的比较见表2｡

邮件通信方式在对程序运行环境､服务器的配置上要求都很高｡首先要网络通信正常,要在本网络内有一台邮件服务器,通过RSView 32 Messenger软件,把数据发送到邮件服务器上,再通过短信软件到邮件服务器上下载数据,这样经过几个网络环节的中转,不管从发送数据的效率还是从数据丢包率等方面考虑都有比较大的影响,而且对网络依赖性也很强,RSView 32 Messenger软件数据到邮件服务器,短信平台到邮件服务器中,任何一方网络故障,都完全有可能影响告警系统的正常运作,这种邮件截取数据的方式不可取｡而截取串口数据方式从数据丢包率､接收数据的效率､环境配置上都比较低,并且在程序的实现上也比较烦琐,因为软件协议并非透明传输,工作模式也相应复杂,首先要建立通信信道,当信道建立成功后,开始发送协议数据包,但为了后期程序的稳定性､可靠性等因素考虑,决定还是采用串口截取数据方式｡

通过串口截取数据,要让RSView 32 Messenger软件确保串口信道通信正常,确保串口通信正常是通过Modem建立联结,产生数据返回值确认,建立握手协议成功后,根据RSView 32 Messenger软件通信参数的设置,按不同的协议传送数据｡要获取数据,还应该设计一个软件Modem,产生RSView 32 Messenger确认联结参数｡当RSView 32 Messenger每次有报警通知发出时,RSView 32 Messenger会初始化Modem,确认握手成功后,开始发送打包后的协议数据, 协议数据分为两部分:第一部分为目标接收用户,比如手机号;第二部分为要发送的数据内容｡但是要想获取数据内容,首先要破解通信协议,当数据和目标接收用户信息破解成功后,开始对当前数据字节的大小进行分配发送工作,如果超出短信长度范围,程序自动分割成小于160个字节的多条短信,在按GSM 7.01的标准协议编码发送到短信Modem, 短信Modem收到发送指令后应探测当前是否在信号服务区内,如果存在,返回一个信号指令,让短信Modem发送短信,当短信中心数据量过大时,数据会按一个队列的方式排队,一条条处理,成功后,又通过短信机站转发给用户, 当机站收到移动发送过来的短信时, 短信机站会去扫描当前目标,如果目标用户没有打开手机或者不在服务区范围内时,短信会暂存在移动的短信服务上,直到用户有信号上报,开始接收短信,完成报警通知｡

3 告警系统结构及工作模式

基于上述的转换策略,告警系统结构如图1所示｡

基于上述系统结构,告警系统采用如下工作模式:短信软件启动,自动侦听与之相联的RSView 32 Messenger报警输出串口,当有AT指令到达时,对当前AT指令作出响应,确认当前联结成功,短信软件收到确认信息后,开始对数据进行解包､分析,把分析后的结果送入短信逻辑流,通过逻辑流对线程的控制,在进行一次短信编码,并把这个逻辑流的过程记录下来,便于用户对以后工作详细分析｡在这个处理过程中可以把对方要拨打的电话号码看成目标手机,将要拨打的内容看成短信内容,这样的处理方式便于用户在设置RSView 32 Messenger告警对象时,不需要在两个软件中重复设置对应关系,减少了用户对数据的维护,当收到的数据量过于庞大时,软件会自动启动一个上线平衡算法,充分发挥短信Modem的作用｡

4 告警系统功能模块设计

告警系统功能模块如图2所示｡

(1)支持多个报警目标手机｡根据RSView 32 Messenger报警目标的设置,将报警通知发送到不同的目标手机｡

(2)验证目标手机接收状态｡发送报警短信前,加入电话确认,判断手机是否处于服务区,从而保证短信有效发出,提高短信有效性｡

(3)信号盲区提示功能｡该功能对短信Modem所在地的网络信号强度进行指示,当信号低于用户设置的信号或者在信号盲区时给出相应提示,让短信Modem随时监控当前模块是否在发送短信的信号覆盖范围内,作为发送短信时的依据｡

(4)设置与短信Modem连接的参数｡短信Modem通过串口与计算机相联结,可以通过软件对串口进行设置,例如:通信波特率､数据位､串口号､多个短信Modem的选择等｡

(5)设置与RSView 32 Messenger软件联结的参数｡短信软件可以设置来对RSView 32 Messenger数据的连接方式｡

(6)安全管理数据分析｡操作系统和DBMS共同维护数据库本身的安全,确保数据库中的数据不会因误操作或系统故障造成数据丢失､系统破坏,更重要的是通过用户管理模块对用户进行授权和控制访问管理,保护数据不被非授权用户通过各种方式造成流失､篡改和破坏｡

(7)发送费用统计及动态分析图表｡在发送成功后,程序会自动记下当前发送短信的时间记录,然后把数据按年或者按月统计条数据､费用,还可以分类统计,以动态分析图的方式直观地显示｡

(8)接收费用统计及动态分析图表报告｡在收到短信后,程序会自动记录收到短信数据的时间记录,然后把数据按年或者按月统计条数据､费用,还可以分类统计,以动态分析图的方式直观地显示｡

5 结束语

基于短信报警系统充分利用当前先进的通信网络及信息技术,与监控系统紧密结合,实时采集数据实现监控系统的告警信息,通过短信的方式将数据实时发送到相关负责人的手机,确保相关负责人第一时间得到报警信息,为有效防范事故提供了辅助手段｡

主要参考文献

[1] 刘盛平,韦云隆,杨飞. 基于移动短信技术的无线传感器网络系统[J]. 微计算机信息,2007(4).

[2] Rockwell公司. PLC-5 编程软件——编程手册[Z]. 2006.

[3] 何克忠,李伟. 计算机控制系统[M]. 北京:清华大学出版社,2005.