移动通信基站安防系统的研发

朱 静，钱建波，于正永

(淮安信息职业技术学院，江苏淮安223005)

0 引言

移动通信在全球范围内得到迅猛发展，中国目前拥有世界上最大规模的移动通信网络和移动用户群体。同时数量庞大的基站部署和管理也给人们带来了很大的不便，由于许多基站地处遥远偏僻的地方，经常会遭到不法分子的人为破坏、盗窃和自然灾害等状况，导致整个通信的故障和中断，这就给基站的安全防护带来极大的挑战。

下面综合利用GPS和短消息服务(Short Messaging Service，SMS)、通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)、第三代移动通信技术(3rd－generation，3G)等技术设计和开发一套集安防、取证、监控、跟踪等功能于一体的综合管理系统，目前已经具备的功能包括:门禁报警、温度报警、湿度报警、停电报警、剪线报警、红外报警、图像和烟感等等。发生盗窃后系统能够及时告警并显示被盗基站的位置，同时实时跟踪被盗设备并在电子地图上显示其地理位置，帮助公安机关迅速堵截运输车辆［1］。

1 现有同类系统存在的问题

1.1 现有同类系统存在的问题

根据项目组对现有同类系统的使用现状进行调研分析，该类系统存在如下问题:

①功能单一。目前大多数的系统功能单一，只能用于监控通信电源、空调机、变压器、天馈线和太阳能电板等通信设施的被盗而不能监控其他环境参数，或者相反。

②软件升级困难。大多数安防系统还是采用的C/S模式，造成软件升级困难。

③系统功能拓展性差。不少系统没有考虑到系统的前瞻性，没有预留接口用于和其他系统的整合。

1.2 本系统的特色和改进之处

系统特色及改进如下:

①功能全面。目前已经覆盖的警类包括:门禁报警、温度报警、湿度报警、停电报警、剪线报警、红外报警、图像和烟感等。

②基于B/S模式的平台业务便于升级，安防终端不需要因为业务的改变而进行程序升级，系统可维护性强。所有的业务增加、删除、修改、拓展以及客户的配置等都只需要对服务器端的动态菜单体系进行修改即可。

③保留动环系统接口，方便与其他系统整合，实现信息共享。

④适合监控其他无人值守的拥有昂贵设备的场所，适用面广。

⑤报警触发方式多样，设备的竖直振动、水平坐标移动、全球移动通讯系统(Global System of Mobile communication，GSM)交换局和基站代码的变化都能触发报警。

2 系统设计

2.1 系统总体设计

本安防系统［2，3］支持 B/S 和 C/S 操控模式，对终端的控制指令由服务器发出，进行控制，如设定频率跟踪模式和监控端副本等，终端只起到命令解释、结果提示和坐标、速度等数据采集上传的作用。安防系统从逻辑上主要分为安防终端、支撑模块和监控中心模块3部分，结构框图如图1所示。

图1 系统总体结构

由于本中心原有的软件系统都是Windows平台的，所以采用.NET平台作为信息管理技术平台是最好的技术选择。客户端软件采用B/S架构，其中地图引擎采用MapInfo公司的MapXteme2004产品，该软件从应用服务器通过可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XML)方式获取数据，在客户的电脑上通过地图和报表等多种方式显示出来。被监控的设备位置准确地显示在监控中心的屏幕的地图上，并将设备的状态信息准确地显示在监控中心，使监控中心的工作人员准确地了解其所管理的设备所处的运行状态。

2.2 安防终端的硬件设计

安防终端［4，5］是一款基于嵌入式微处理器平台的智能安防设备，既具有报警功能同时又具有很强的位置数据采集上报、定位跟踪等功能，它在嵌入式控制模块上集成了GSM/CDMA/3G通讯模块、GPS定位模块、磁力/震动传感模块、LCD显示屏、声光设备、专用电源增压芯片、动环监控接口1个以及大尺寸的增益天线等，终端结构如图2所示。

图2 安防终端硬件组成结构

2.3 安防终端的软件设计

所设计的安防终端需要完成现场数据采集、控制量输出、工作状态检测和数据传输等各种同外设的交互过程，而各类外设与Mcu的响应速度不匹配是制约系统整体性能的重要因素。面对这种交互瓶颈，运用时分多线程架构可获得良好的效果。特别是对于系统与外设频繁进行数据交互的场合，能显著提升系统的实时响应能力。终端软件流程图如图3所示。

图3 终端主程序流程

2.4 监控台的软件设计

基于J2EE平台构建一个分布式数据存储与处理监控系统［6］，该系统利用 WebService技术，将不同节点与模块间的数据采用特定XML形式进行通信共享，实现数据存储与计算的分布式。采用J2EE平台，用Java语言实现智能网络控制算法，同时基于Apatch+Tomcat建立 JSP Web Server，为网络系统提供Web Service服务，该服务不仅为用户提供JSP管理页面，方便用户通过浏览器访问各个终端节点，而且建立一个统一的XML通信标准，使得每个节点上的数据可以根据网络智能算法主动交互，实现节点终端间的智能物联。控制台端管理模块流程图如图4所示。

图4 系统管理模式流程

3 结束语

上述基于GPS的移动通信基站安防系统，能够有效监控由于自然因素和人为因素造成的通信中断，并及时报警跟踪，可以有效提高基站应急处理水平。该系统已经在中国移动淮安分公司部分通信基站试运行，并取得令人满意的效果。该系统设计思想新颖、技术先进、性能可靠、业务拓展便利，具有良好的兼容性、开放性、安全性和可控性。该系统主要适合于地处郊远的通信基站的安防，并为国民经济生产生活中其他领域的设施安防提供了借鉴。

［1］朱 静.基于GPS载波相位信号确定运动体姿态的关键技术［J］.南通航运职业技术学院学报，2008，7(12):90－92.

［2］GOMMA H.Software Design Methods for Concurrent and Real-time Systems［M］.MA:Addison Wesley，1993:80 －81.

［3］STEVENS W R.Advanced Programming in the Unix Environment［M］.MA:Addison Wesley，1992:62 －63.

［4］吴明晖.基于ARM的嵌入式系统开发与应用［M］.北京:人民邮电出版社，2004:108－109.

［5］钱建波.基于嵌入式技术的自助系统研发［J］.无线电工程，2011(11):7－8.

［6］周之英.现代软件工程(上)［M］.北京:科学出版社，1999:25－26.