基于GPRS的供水管网无线监控管理系统
202010,31(1)计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign
定时发送数据任务，优先级第八，根据设置的发送时间间隔，启动消息队列中的发送任务。
消息队列任务，优先级第九，根据消息队列中的消息来选择判断是执行发送任务还是执行采集任务。如果消息队列里没有消息，则释放CPU的使用权，让其它任务执行。
定时采集任务，优先级第十，根据设置的发送时间间隔，启动消息队列中的采集任务。
定时校准时间任务，优先级第十一，将外部时钟芯片PCF8563的日期和时间赋给内部的时钟寄存器。
显示任务，优先级最低，负责显示实时采集到的数据，显示上下限值和在配置系统时的提示信息等。
时显示、存储和统计分析。当数据采集终端有异常时，监控中心能通过命令控制数据采集终端做出正确的响应；能够对数据采集终端的各个配置信息进行配置和读取，如发送和采集的时间间隔、各数据的上下限值等信息。本文主要介绍监控终端、GPRS无线数据传输和监控中心的软件设计。
2
2.1
监控终端软件设计
数据采集终端软件总体设计
由于数监控终端的核心模块采用了LPC2210嵌入式微处
理器，它对嵌入式实时操作系统提供了全面的支持。uCOS-II是专为嵌入式硬件设计的实时多任务内核，其内核精简，多任务管理功能相对完善，实时性能好，可裁剪，可固化，源码开放，可移植性强[3]，能较好的满足本系统对实时性、稳定性和可靠性的要求。
数据采集终端要实现实时采集数据、显示数据、定时发送数据、对异常数据报警、定时校准时间等功能，根据uCOS-II操作系统多任务的特点，应用软件应仔细考虑对任务的划分，既要保证每个任务的相对独立，又要避免任务划分过细导致任务调度频繁致使系统效率下降。本系统设计了12个任务，如图2所示。
2.2任务间的通信设计
uCOS-II为任务的通信提供了多种通信方式，如信号量、
邮箱、消息队列，并提供了对这些方式进行操作的函数，比如建立信号量、删除、等待、发送等[4-5]。本系统任务间的通信采用了全局变量，消息邮箱和消息队列3种方式。
全局变量主要用于不同任务、不同函数中的参数传递，由自定义的结构体实现。消息队列接收定时采集任务和定时发送数据任务传来的消息，通过判断以决定是执行采集任务还是执行GPRS发送任务；如果没有消息，则释放CPU控制权。系统创建了3个邮箱，分别为：①Uart1ReviceMbox，用于接收从数据采集模块EDA9033D发送过来的数据。②GPRSRevice-Mbox，用于接收从GPRS发送过来的数据。③KeyMbox，用于接收按键发送过来的数据。
3GPRS无线数据传输设计
本系统采用山东力创科技有限公司开发的LQ8110GPRS-DTU模块[6]，该DTU是基于中国移动通信运营商GSM/GPRS通信网络的数据传输和远程监控终端设备，利用GPRS网络平台实现信息的透明传输。
3.1
系统的主任务，优先级最高，主要功能是初始化系统。具体包括初始化向量中断控制器VIC，系统定时器0，串口0，串口1，IIC，两路A/D端口，实时时钟(RTC)，从E2PROM读取各个数据的上下限值和发送采集的时间间隔。并且创建其它的所有任务，然后再将暂时不用的任务挂起，等初始化配置完成后再开启。
报警任务，优先级第二，根据采集到的数据和上下的限值来设置各个警告标志位，再判断是否报警。
GPRS接收任务，优先级第三，接收监控中心发来的数据，由此判断是否启动命令任务，将接收到的数据发到自己的邮箱。
命令任务，优先级第四，根据监控中心发来的命令作相应的处理，如：设置上下限，发送上下限值等，执行完成后自动挂起。
串口1接收任务，优先级第五，接收从数据采集模块EDA9033D返回的数据，然后将数据发送到串口1邮箱中去。
键盘接收任务，优先级第六，用来获取一个按键值。检查GPRS是否连接任务，优先级第七，在数据发送完后启动，等待5秒后根据数据中心是否有返回来设置相应的连接标志位，执行完后自动挂起。
通信协议的设计
由于LQ8110GPRS-DTU提供的控件已完成了套接字连
接，确认握手，心跳包检测用户状态等功能，所以本系统只需完成数据传输协议的设计，包括两部分内容，一是发送数据格式的定义，二是监控中心对监控终端命令字的定义。
发送数据格式定义如表1所示。这些数据以字节为单位，1到4字节不等，如果该数据为多字节数据，先存高位。
表1
序号123456789
参数水井液位出水压力流量电压电流电度数终端地址时间信号电机启停
信号类型4~20mA4~20mA数字量数字量数字量数字量数字量数字量开关量
发送数据格式
字节数2B2B3B2B*32B*33B1B7B1B
备注
液位传感器输出信号压力传感器输出信号流量计输出信号
三相三相
监控中心对监控终端的命令以‘a’开头，第二位是数据的长度，第三位是命令的含义，后面接数据。命令的含义如表2所示。