基于GSM通信的SZF型波浪浮標接收系統

摘要：SZF型波浪浮標是一種能自動、定點、定時(或連續)地時波浪水文要素進行測量的小型浮標自動測量系統。原本的SZF型波浪浮標系統的監測數據是通過岸站接收機進行數據接收。接收機可以符合野外接收需要，但為了能滿足不同用戶的需要，該文采用PC機接收，并編寫友好的人機接收界面，實現數據的接收和使用。上位機接收系統使用VC++開發，具備數據采集、實時顯示、數據存儲、數據查詢功能。通過多次的試驗檢測和拷機測試，通信狀況良好，能滿足數據接收要求，提高了數據監測效率。該系統的開發大大地降低了海洋監測過程中的實時監測和后續數據處理的難度，可作為SZF型波浪浮標的配套軟件進行推廣。
關鍵詞：SZF型波浪浮標；GSM通信；VC++；接收系統

波浪是海洋監測中的重要監測參數。SZF型波浪浮標通過GSM通信將監測的海浪參數上傳到岸站接收系統，通過上位機軟件進行數據的存儲、顯示、二次處理來進行預定海域的海浪參數監測。本文正是基于Microsoft Visual C++強大的可視化編程環境來開發接收系統，完成友好的人機交互操作界面。

1 SZF型波浪浮標簡介
SZF型波浪浮標是國家863計劃海洋監測技術成果標準化定型產品，自定型以來已在我國海洋臺站、海洋工程、海洋調查等領域應用。
SZF型波浪浮標采用重力加速度原理進行波浪測量，當波浪浮標隨波面變化作升沉運動時，安裝在浮標內的垂直加速度計輸出一個反映波面升沉運動加速度的變化信號，對該信號做二次積分處理后，即可得到對應于波面升沉運動高度變化的電壓信號，將該信號做模／數轉換和計算處理后可以得到波高的各種特征值及其對應的波周期。利用波高傾斜一體化傳感器、方位傳感器除可以測得波高的各種特征值和對應的波周期外，還可以測得浮標隨波面縱傾、橫傾和浮標方位的三組參數，通過計算處理，得到波浪的傳播方向。浮標測得的波浪各特征值，由浮標上的通信機實現測量數據的發送傳遞，并對測量數據進行存貯。
原本的數據接收處理機外型為一臺式機箱，尺寸不大于400 mm×400 mm×160 mm，重量不大于15 kg。起著接收、處理浮標發送數據的作用。其中安裝了數據處理和控制板、數據接收機、接收天線、微型打印機和數據存儲器。另外具備與計算機通信的RS 232接口，可將數據實時傳送給計算機。由于體積小重量輕攜帶方便，可以適合野外等場合作業。但在岸站接收數據的情況下，需要配備一臺PC機以進行上傳數據給上一級數據中心。在此基礎上，使用PC機來進行數據接收，就可以實現數據接收和上傳兩種功能，節省了不必要的開支。

2 GSM通信接口設計
GSM是全球性標準的蜂窩無線電通信系統，具有防盜拷能力佳、網絡容量大、手機號碼資源豐富、穩定性強不易受干擾、信息靈敏等特點。適合作為近海海域通信系統媒介。
SZF型波浪浮標通過GSM模塊來進行數據通信。數據以短信形式發送至短信中心，短信中心再轉發給岸站接收模塊。由于網絡原因，網絡中心短信可能出現延發現象，接收模塊可能同時接收到多包數據，數據包中數據信息包含浮標處理器時鐘的發送時間，這樣接收包中解析數據不會造成數據的混亂。
本文采用的GSM模塊接口為五芯TTL電平，上位機接口為RS 232接口，在模塊和上位機之間使用電平轉換線連接以適應上位機的接口電平。接口設計如圖1，圖2所示。電源使用10 V直流電源。