GSM系统安全机制（共9篇）
GSM系统安全机制 篇1
近年来, 随着我国铁路客运专线、城际铁路的建设与运营及既有线电气化改造的实施, 铁路专用移动通信网络GSM-R的大规模建设与运用, GSM-R网络为铁路运行维护提供的业务越来越多, 影响也越来越大。特别是采用CTCS-3级列控系统 (简称C3) 的线路及客货混跑线路的GSM-R系统, 网络的可靠性、可维护性与稳定性将直接影响铁路运营效率。保障GSM-R网络的安全性是维护人员重点关注和研究的方向。
1 基站控制器的设置及存在的问题
1.1 基站控制器的设置现状
目前我国各铁路线路的GSM-R系统均通过沿线设置基站 (BTS) 满足无线覆盖要求。各个基站通过基站控制器 (BSC) 、码型转换和速率适配单元 (TRAU) 接入移动交换中心 (MSC) ;分组域业务通过BSC接入GPRS业务支持节点 (SGSN) (见图1) 。
每条线路各个基站所接的BSC都是单个设置, 该BSC管辖着整条或某段线路的基站 (线路过长基站数量过多时, 可设置2个或多个BSC分段控制以解决设备接入能力问题, 但各个基站只接入一个BSC) 。
1.1.1 对C3线路的覆盖
目前我国C3线路的GSM-R无线子系统均采用单网深度交织冗余覆盖 (见图2) , 通过奇偶基站形成小区重叠覆盖 (Loop1和Loop2) 。深度交织冗余从网络层面实现了很好的网络安全性。单个基站发生故障仍能满足覆盖要求。但控制该线路或该区段内的所有基站工作的BSC仅有一个。
1.1.2 对非C3线路的覆盖
采用普通单网覆盖, 网络无冗余设置。所有基站通过1个基站环 (Loop) 接入一个BSC (见图3) 。
1.2 存在的问题
每条线路上的BSC等核心设备都是单套配置, 从网络层面来看是单设备工作。尽管BSC的核心控制板件都采用了1+1的热备机制, 但在各条线路中的单套BSC运行对维护工作仍然带来压力, 存在着一定的安全隐患。
1.2.1 BSC缺乏冗余备份
一旦BSC出现故障, 其下挂的所有基站将不能提供服务, 线路将没有无线网络覆盖。不能提供相应的GSM-R通信业务将直接影响行车。
1.2.2 BSC接入基站过多
部分BSC接入的基站设备数量多, 已接近BSC允许最大容量的95%以上, 加大了信令和话务处理量, 加重了BSC的负荷。BSC出现故障时, 影响范围也大。
1.2.3 BSC的维护难度大
各线BSC一般布置在铁路沿线附近的大中城市甚至中小城市, 远离GSM-R系统的核心节点, 运行维护人员技术力量相对较弱, 设备的备品备件配备不足等, 发生故障时处理时间较长。
所以从GSM-R系统与网络角度探讨与实现BSC的冗余备份, 避免GSM-R系统中BSC单节点故障对系统的可用性及承载业务的影响至关重要势在必行。
2 基站控制器的安全冗余方案
2.1 BSC热备份冗余方案
2.1.1 BSC双网热备份方案
利用单网冗余交织覆盖的特点, 将原方案中接入同一个BSC的奇数位基站与偶数位基站分别接入不同的BSC, 将单网冗余覆盖优化为双网覆盖。双BSC工作可起到冗余保护作用, 增强了BSC的安全性 (见图4) 。
2.1.2 方案特点
整条线路的无线子系统由2套BSC与相互交织覆盖的基站环组成, 无线子系统BSC或BTS设备单节点故障对业务层面没有影响 (见图5) 。
2.1.3 方案的进一步优化
由于线路上的无线覆盖是双网冗余交织, 终端运行时将频繁发生小区切换, 小区切换将由原来的Intra-BSC (BSC内) 的切换变为Inter-BSC (BSC间) 的切换, 这将大量增加Asub与A接口的CCS7信令负荷。
为了降低网络与业务层面比较敏感的Inter-BSC切换的发生, 同时从网络层面实现GSM-R无线子系统设备BSC与BTS冗余备份, 可以通过无线侧网络分层的相关设定将2层网络分成上下行网络 (见图6) 。
进一步优化后的特点如下:
上行与下行的列车由不同的GSM-R无线子系统网络A或B来提供无线覆盖, 正常情况下的切换基本上都是intra-BSC切换, 由于切换发生的间距比单网深度冗余交织大, 所以切换的次数比单网交织冗余的切换次数少;任一网络设备如BSC或BTS故障, 另一网络基站将会弥补原故障设备所覆盖区域 (见图7、图8) ;对每个列车终端来说, 都是单网提供服务, 正常情况下每套基站比单网深度交织冗余方式的基站提供服务区域大, 小区边缘场强有所下降, 对网内外的干扰容忍度会有所下降;通过无线参数的设置与调整来实现无线网络的分层, 网络优化方式相对较复杂。
2.1.4 方案的实施条件
该方案适用于采用单网交织覆盖方式的C3线路;非C3线路上的GSM-R系统一般采用普通单网覆盖方式, 无双基站环保护的组网方式, 所以不适合采用BSC热备份方案;对投入运营后的C3线路实现BSC热备份冗余方案调整的数据量、影响面较大, 需慎重考虑该方案。
2.2 BSC冷备份冗余方案
2.2.1 BSC的1+1冷备份方案
每个主用BSC配置1个备用BSC, 通过传输系统进行连接。当主用BSC发生故障时, 备用BSC转为主用, 在较短时间内恢复业务 (见图9) 。
方案特点:投资大, 实用性不强, 需预先制作好ADM与ADM2将时隙交叉连接脚本, 倒接时运行该脚本。
2.2.2 BSC的N+1冷备份方案
在铁路局管内新增1台BSC, 借助于传输网络实现BSC的N+1的冷备份。具体为:在GSM-R核心网机房或附近机房新建一套BSC, 作为铁路局管辖范围内所有BSC的冷备份。当铁路局管内某一台BSC出现故障时, 该BSC转为主用BSC代替故障BSC的业务, 保证业务不中断 (见图10) 。
2.2.3 N+1冷备份方案的实施条件
备用BSC的硬件配置不小于现网配置最大的BSC的配置, 且需支持不同软件版本的BTS;备用BSC采用的软件版本与现网运行的BSC软件版本一致;需定期对现网运行BSC数据库进行备份更新;该备份方案为借助于传输网实现的冷备份, 需预先制作各线路相关传输网元时隙交叉连接脚本;BSC主备用间的切换可以在切换需求确定后, 通过手工或脚本文件来完成, 在较短的时间内恢复业务。
2.2.4 N+1冷备份方案的特点
方案不影响已经投入运营网络的结构与网络参数, 通过相关节点的传输系统配合实现;采用N+1备份方案, 主要在BSC发生严重故障短时间无法恢复业务的特殊场景, 以提高备份方案的性价比;该方案中的备用BSC接入测试BTS后, 正常情况下可用作本地进行各种测试、运行维护培训等。
2.2.5 N+1冷备份方案实施操作流程
准备好各主用与备用侧相关传输网元的数据更改脚本文件;定期更新备用BSC上各个主用BSC的数据库;某个BSC故障, 在主用与备用侧传输网元运行相应的脚本文件;在备用BSC上修改相应的BSC备用数据库属性并Load该数据库, 实现主备转换。
2.3 各方案比较
2.3.1 适用范围
热备份方案适用于双基站环组网方式的交织覆盖线路, 冷备份方案适用于所有线路。
2.3.2 安全性
2种方案都实现BSC的安全冗余。当某一BSC故障不能提供服务时, 热备份方案能实现业务的不中断, 而冷备份方案在业务中断后, 需通过运行脚本和数据库, 将冷备份的BSC转为主用使业务恢复。
2.3.3 实施的可行性
热备份方案较为复杂, 需对整个网络的覆盖进行重新设计。按上下行网络覆盖方式实施, 需要对BSC和MSC修改大量的数据, 调整后也需要做相应测试, 实施难度较大;冷备份方式实施相对容易, 新建一套备用的BSC对现网影响不大, 但需基于传输网承载方式, 对传输有一定的要求。
3 结束语
GSM-R系统BSC安全冗余方案的实现将大大提高GSM-R系统的安全性, 维护人员可以根据铁路局管内的BSC配置现状, 结合不同线路的业务负荷及运营特点统筹规划, 采用不同的冗余方案以提高GSM-R系统网络的安全, 使网络更稳定。
摘要：通过分析GSM-R网络BSC的设置现状, 提出改善BSC安全性的方案, 比较方案, 对提高GSM-R网络的安全性有一定的意义。
关键词：GSM-R,基站控制器,设备冗余,安全性
GSM系统安全机制 篇2
关键词：铁路移动通信全球系统；专用通信网；铁路通信
随着铁路跨越式发展和提速工作的顺利进行，传统独立的专用通信网技术及信号技术正在相互融合和向数字化、智能化、综合化的方向发展；移动通信技术与专用通信网技术也在有机地结合，逐步形成铁路专用移动通信网络。1 现有的铁路专用无线通信网络
专用无线通信网是指在有关部门和单位内部使用的移动通信网络，主要用于调度通信，也称为无线调度通信网。专用无线通信网的特征是网络拓扑为星状结构，便于实现调度中心对各个移动终端的指令传输。网络功能包括：动态重组、划分优先级及组呼、选呼等。通信方式以单工通信为主。目前铁路的专用无线通信网主要由无线列车调度系统和站场无线通信系统两大部分组成：
（1）作为保障铁路行车安全的重要通信手段，无线列车调度系统分为A、B、C 三种制式。A 制式是按调度员直接指挥机车行车的方式设计的，以调度员—司机间的通信为主；B 制式是按照以车站指挥行车为主，允许调度员加入行车指挥的方式设计的，以车站值班员—司机—车长三者间的通信为主；C 制式是按照车站值班员直接指挥行车设计的，可以提供车站台对调度台的通信转接等。另外无线列调还具有列车尾部风压信息的传送及车机联控录音等功能。
（2）站场无线通信系统主要用于铁路区段站、编组站间的无线通信，包括平面调车、车号、列检等，属于站场单工无线通信系统，由相应的单位自行投资和建设，已被广泛应用。2 GSM-R 系统 2.1 概述
GSM-R 网络是基于目前最成熟、最通用的G S M 公共移动通信系统平台之上，针对铁路运输通信调度、列车控制和支持高速列车运行等特点，为铁路运营提供特定的附加功能开发的一种数字移动通信系统和经济高效的综合无线通信系统，其终端的外形与普通的手机差不多，可以通话、也可以传递短消息。由于GSM-R 是一种数字式的集群系统，从集群通信的角度看，GSM-R 能提供无线列调、编组调车通信、应急通信及养护维修组通信等语音通信功能；能满足列车在0～500 km/h 运行速度下无线通信的要求和作为信号及控制系统良好的传输平台。随着列车的提速，磁悬浮式的速度信号灯将被逐步淘汰，取而代之的是GSM-R 直接传递控制信息的方式，逐步实现列车自动驾驶。同时，GSM-R 也将被服务和安全检查人员用来随时传递信令，实现便、快捷的工作。所以，GSM-R 不久即会与铁路现有的专用无线通信资源相结合而被应用于专用无线通信网络中。2.2 系统组成、网络结构及特点
GSM-R 系统是在G S M 蜂窝移动通信系统的基础上增加调度通信功能构成的一个综合性的专用移动通信系统，共分交换系统（SSS）、基站系统（BSS）和操作维护系统（OMS）三大部分。与GSM 相比较，只是在系统中增加了为调度通信建立呼叫用的组呼寄存器（GCR），并将接口UM 和ABIS 分别修改为U、R 和ABIS-R，其它接口，如A、B、C、D、E 的标准和定义均与GSM 相同。GSM-R 的网络结构也与GSM 相同，可构成链状覆盖或面状覆盖的蜂窝网络。GSM-R 基于GSM PHASE Ⅱ + ,在GSM PHASE 基础上，引入了智能网的应用部分（INAP），可应用移动网高级客户化应用程序（CAMFL）将业务交换和业务生成逻辑分开；引入了高速数据通信和更多的补充业务，如先进的语音呼叫业务（ASCL：Advanced Speech Call），包括优先级（EMLPP）、语音广播业务（VBS）和语音组呼业务（VGCS）等。在软件方面，GSM-R 采用了用于优化呼叫建立时间的业务信道分配算法、越区算法，及用于增强高速移动体（如高速铁路）通信服务质量的高速抗失真算法等。利用GSM/GSM-R 双模手机可进行G S M 网的公众移动通信，也可以进行GSM-R 网的专用移动通信。2.3 主要功能及延伸功能
（1）G S MR 的延伸功能
G S MR 网络与普通的G S M 网络无太大的区别，包括在网元标准接口和网络扩展上，都无太大的区别。目前，在公网中引入的一系列新技术，如优化利用频率，在高话务量区域（如车站）使用微蜂窝，以及多层覆盖和根据速度进行越区切换技术等等，经过略加改动后都可以用于铁路G S M-R 网络上。其区别仅在于因铁路网的特殊需求而引起的网络结构和规划上的不同而已。中国铁路发展G S MR 网络的特殊要求主要有：
（1)高达200～500 km/h 的无缝通信。（2)对有限频点数（例如20 个）的有效利用。（3)载干比（C/I）至少12 dB。
（4)在一个制定区域内应有95% 的时段及95% 的覆盖率，信号强度应大于-90 dBm。
（5)在GSM-R 之间切换，成功率应高于99.5%。（6)传输通道和网络设备必须有很高的可用性。
基于GSM的智能温室监控系统 篇3
关键词：温室信息；检测；单片机；TC35
温室信息的智能采集将成为今后农业发展的趋势，传统的温室信息采集技术是工作人员深入田间进行数据的采集与分析，耗资费时而且工作量大。随着网络技术的成熟，为了实现土壤水分信息远程监测技术，在现场采集的数据越来越多地采用各种有线或无线网络进行传输。
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用较广泛的一种系统，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有众多的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。TC35是西门子开发的工业GSM模块，它是一个支持Text和 PDU两种短信息模式的工业级GSM模块，可以工作在GSM900和GSM1800双频段，利用TC35短信息（SMS）进行远程监控具有可靠性高、防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、成本低等优势，在对一些操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。本文设计的是一种基于GSM的温室信息自动采集、监测、控制、传送于一体的智能控制系统。
1 系统总体结构与工作流程
系统主要由各类传感器、前端控制主机、显示设备、无线GSM通信模块、GSM网络、手机用户等组成，结构框图如图1所示。
探测传感器由温度传感器、湿度传感器、光照传感器等组成，显示设备是12864液晶，12864液晶每次可以显示4行汉字，显示的内容比较多，控制主机单元由单片机，驱动芯片等组成。采集的数据通过控制主机进行处理或实时数据通过GSM模块以短信的形式发送到用户手机。PC机通过GSM Modem可接收来自各控制主机的数据，也可向各采控制主机分别发送控制命令。数据采集命令请求可通过两种方式实现：一是手机用户通过GSM网络以SMS形式将一定格式的实时请求命令直接发送到数据采集终端；二是PC机用户可通过运行在该监测中心的决策支持系统与控制主机进行通讯。
温度传感器、湿度光照传感器采集到数据后通过STC89C58对数据进行分析将数据显示在12864液晶上，如果采集的信息达到设置的阀值，控制主机将自动做出反应驱动外围保温增湿等设备维持温室内环境在一定的范围内。如果用户需要当前温室数据信息，则可以发送相应短信内容到控制主机，主机将会将当前温室采集数据发送到用户手机，用户可以通过手机短信对温室内外围保温增湿等设备进行远程控制，其中用户控制优先级别高于系统自身响应。
系统可自动进行温室温度、湿度、光照控制，用户根据需要设定温度，当采集温度湿度光照高于或低于设定的值时，系统打开或关闭相应的继电器，从而启动相应设备工作。用户也可以通过手机发送短信来远程打开或关闭任意一路继电器。
2 系统软硬件设计
2.1 温、湿度采集模块
DHT21数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件。与一个高性能8位单片机相连接，与单片机连接图如图2所示。每个DHT21传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中需要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20 m以上，使其成为各类应用场合中的最佳选择。DHT21为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而选择。
2.2 时钟模块
DS12C887芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887相兼容。DS12C887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示。有效保证时间的精确性。
2.3 串口模块
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS—232标准串口设计的，使用+5 V单电源供电。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5 V电源供电时提供EIA/TIA—232—E电平。每个接收器将EIA/TIA—232—E电平输入转换为5 V TTL/CMOS电平。接收器具有1.3 V的典型门限值及0.5 V的典型迟滞，而且可以接收±30 V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为EIA/TIA—232—E电平。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS—232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS—232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。系统串口连接如图3所示。
2.4 TC35模块
TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器以及天线接口等六部分组成。基带处理器作为 TC35的核心，它主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35的40个引脚通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。TC35能够支持标准的AT指令，设计中涉及TC35的18脚（RXD）、19脚（TXD）和15脚（IGT）其它管脚功能没有被使用，18、19管脚作为串口通信使用，15连接PIO，单片机可给 15脚一个低电平自动启动TC35模块，TC35可以和 STC89C58串口直接连接，TC35和STC89C58具体连接如图 4所示。在进行通信时，发送者将设置好的短信内容从发送方的手机发送出去，通过短消息中心进行转发，TC35接收到短消息后存储到SIM卡上，模块的控制器STC89C58读取短消息后根据需要取出有用的信息，最后将SIM卡上的信息删除，这样就完成一次单向的数据传输，设计中单片机接收TC35消息采用中断扫描方式，一旦消息到达 TC35模块，控制器调用串口接收程序来接收短消息。
nlc202309010104
3 系统的软件设计
3.1 指令部分
单片机通过串口发送AT指令与TC35通信，AT指令较多这里只列出部分系统涉及AT指令，如表 1所示。每个AT指令以AT开头，以回车结束，对SMS的控制主要有3种途径：Block Mode、基于AT指令的Text Mode和基于AT指令的PDU Mode，本系统采用Text Mode发送和接受消息。
3.2 程序设计
系统软件主要包含以下几个功能：一是数据采集处理，将温室实时信息采集并显示在液晶屏；二是接收并分析用户短信内容根据短信内容系统做出相应反应；三是根据前一步短信内容分析将采集到的温室实时信息以短信形式反馈给用户。主程序流程图如图5所示。
程序对信息的处理是整个程序的关键，先对模块初始化，完成后模块做短信接收准备，若有短信对内容进行比较，处理之后回复提示信息给用户手机，如果错误则删除。主要程序如下：
Start_GSM（）；//开启TC35
Delay_ms（10000）；//延时大约10 ms，等待模块联网
UART_init（）；//串口初始化
GSM_INIT（）；//对TC35 模块初始化
while（1）
{
receive_ready（）；//接收短信准备
if（receiveready==1）//接受信息标志位置1，接受信息
{
read_message（）；//发送读取短信指令
receiveready=0；//接受信息标志位
sendready=1；
}
message_read（）；//判断短信，准备是否回复短信给目标号码
if（send==1）//发送短信标志位置1，可以发送
{
readcommend（）；//读取短信内容，判断相应指令是否正确
sendmessage（）；//发送回复短信指令
delete_message（）；//删除短信指令
flag=0；
for（Rx=0；Rx { SystemBuf[Rx]=0x00； } Rx=0； send=0； } } 4 结束语 设计考虑到了温室的基本需求，由于采用较可靠、较成熟的GSM移动网络，所以精确度高，灵活性强，安全性上能得到一定的保证。该产品实现了温室信息的自动采集、处理、发送以及远程监测与控制，应用范围广，有很大的发展前景和实用性，相对于同类产品功能多、使用方便、价格低廉，相信一定会得到广泛的推广应用。 参考文献 [1] 卢超.度监测系统的设计[J]. 煤炭科学技术.2007，12：51—54. [2] 潘斌，郭红霞. 短信收发模块 TC35 i的外围电路设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2004，（7）： 48— 50. [3] 蔡旭，裴志蕾，卢超.基于GSM温度检测系统的设计[J].电子科技，2011，24—3. 在人类改造自然的历史上,大坝具有重要的意义。利用水位差,可以产生电力;日常生活中,可以供给淡水、灌溉农田;洪涝灾害时,可以拦洪蓄水。为此,人类建造了数量庞大的水库大坝[1]。然而,由于多种原因,大坝存在着诸多不确定的安全隐患,一旦爆发,直接威胁到大坝下游人民的生命财产安全[2]。 目前,传统的大坝安全监测系统传输网络大多是由电缆和光缆等有线介质组成,存在布线、改线工程量大,线路容易损坏,无线传感器网络中的站点不可移动等问题[3]。这些问题不同程度地影响、制约了大坝安全监测系统的推广与使用。大多数中小型水库远离市区,地质条件复杂,恶劣的自然环境导致传输线路铺设成本高,建设工期长,工程后续维护费用大[4]。随着计算机网络、电子技术和通信技术的高速发展,大坝安全监测技术也得到相应的发展,并逐渐趋向系统化、自动化和成熟化[5]。 本文设计了一种基于GSM短信技术的大坝安全监测系统,主要由无线传感器网络、GSM短信中心和监测中心3部分组成。无线传感器网络和监测中心之间无需架设专门的传输线路,可借助第三方GSM无线传输网络,实现两者之间的实时通信。目前GSM网络建设完善,基站遍布城乡,信号覆盖范围广,传输质量稳定可靠。利用GSM网络信号实现数据远距离传输是一种可行方案。 1 大坝安全监测系统总体设计 大坝安全监测系统网络扑图如图1所示。 1.1 无线传感器网络 无线传感器网络由传感器终端、路由器和网关等节点组成。传感器终端、路由器由分布在大坝监测区域内的水位计传感器、Zig Bee无线模块及蓄电池构成;网关节点则由基于ARM7核RISC结构的LPC2210微处理器、德州仪器公司的Zig Bee无线射频芯片CC2430[6]以及广和通公司的GSM/GPRS通讯模块G600等芯片构成。CC2430芯片只需很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能,且外设资源丰富,只要扩展合适的驱动电路和传感器,就能实现数据的采集及控制功能[7,8]。 无线传感器网络主要负责采集大坝水文数据及网络节点蓄电池的电压数据,并将采集到的样本数据通过GSM网络,以短信方式发送到机房监测中心存储与显示。 1.2 短信中心 短信中心主要由移动公司的GSM基站和机房组成,负责无线传感器网络网关与监测中心之间的短信互通。 1.3 监测中心 监测中心的硬件由GSM Modem与PC机组成。监测中心的数据管理软件主要由2个界面组成:系统设置界面和站点信息显示界面。系统设置界面包括协议版本、命令类型、水库编号、水库描述、通讯方式、协议方式、监测中心IP地址、监测中心端口、网关端口、监测中心SIM卡号、告警上报号、数据上报时间、数据上报间隔、水位监测点数量以及网关SIM卡号等。站点信息显示界面包括3部分:1站点信息表,包括站点编号、安装位置、水位高度、水位高度上限、水位高度下限、电池电压、电压下限;2站点水位曲线图;3站点电池电压曲线图。水位高度和电池电压曲线周期性更新,更新周期可在监测中心数据管理软件上设置。 2 GSM 短信及 GSM AT 指令 2.1 GSM 短信 GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中较成熟、完善、应用最广泛的一种系统[9]。短信业务是GSM系统提供给手机用户的一种特殊服务,可使网络端知道被叫方是否己经收到短消息。如果传送失败,网络一侧会保留所发的消息,一旦网络发现被叫方能被叫通时,消息重发以确保被叫方收到[10]。短消息业务按其实现的方式可分为点到点短消息业务和小区广播短消息业务。 2.2 GSM AT 指令 AT指令一般应用于终端设备与PC应用之间的连接与通信。GSM AT常用指令如表1所示。 GSM系统安全机制 篇4
3 监测中心数据管理软件设计
监测中心数据管理软件包括2部分:人机交互的操作界面;与GSM Modem通信,实现数据接收、发送与存储功能的后台通讯程序。本系统所涉及到的应用软件都是在Microsoft Visual C++6.0环境下开发,其中人机交互界面是在Microsoft Visual C++6.0软件自带的MFC框架基础上编程实现。为了实现监测中心数据管理软件与网关之间实时、高效的双向短信通信,应用软件开发中利用了多线程技术。程序中分别创建了系统参数初始化主线程、短信发送子线程、短信接收子线程等多个线程。
3.1 系统参数初始化主线程流程图
系统参数初始化主线程流程图如图2所示。
3.2 短信发送子线程流程图
短信发送子线程专门用于实现短信数据发送任务,其流程图如图3所示。
3.3 短信接收子线程流程图
短信接收子线程专门用于实现短信数据接收任务,其流程图如图4所示。
4 试验结果及分析
在实际的使用中,无线传感器网络各监测站点采集到的大坝水文数据最终汇总到无线传感器网络网关,并由网关发送给机房的监测中心。因此,在室内环境下,用一台商用手机模拟无线传感器网络网关并插上SIM卡,编辑好短信内容,短信内容包括监测站点个数以及各监测站点采集的样本数据。其监测站点编号分别为1、2、3、4,各站点监测到的大坝水位高度分别为801 cm、815 cm、814 cm、815 cm,各站点电池电压分别为4.1 V、3.6 V、4.6 V、4.6 V。短信数据包内容为:7E0103FF07DE03190B0B010103212902032F2403032E2E04032F2E732F7E。数据包意义解析如下:
7E:数据包的起始与截止标志;
01:协议版本号;
03:数据包命令类型,命令类型包括查询、设置、上报,不同的类型对应不同的编码;
FF:表示此包是主动发送,不是响应包;
07DE03190B0B01:表示水文数据生成时间;
0103212902032F2403032E2E04032F2E:表示站点1、2、3、4监测到的水文数据;
732F:数据包的CRC16校验码。
监测中心数据管理软件启动时站点信息界面如图5所示。商用手机通过短信方式发送4个监测站点的大坝水文数据后,10 s内,网关就会收到大坝水文数据,其站点信息界面更新如图6所示。监测中心底层通讯程序24小时不间断地收集传感器采集的大坝水文数据,站点信息界面以图表的形式实时更新收集到的大坝水文数据。
监测中心收到大坝水文数据后,站点信息界面实时更新显示,并且收集到的大坝水文数据将存放到以“年-月”命名的TXT文件中,以便工作人员日后查询,大坝水文历史数据如图7所示。
由图7可知,历史数据文件保存了监测站点编号、水位高度、电池电压以及采样时间。监测中心除了上行(网关到监测中心)短信通信成功之外,还必须确保下行(监测中心到网关)短信通信成功。因为监测中心除了需要接收网关上报的水文数据,还需要发送控制命令给网关,以便实时控制网关上报数据的频度、上报的站点数量、监测中心的SIM卡号等。
5 结论
铁路GSM-R数字移动通信系统 篇5
铁路GSM-R数字移动通信系统（以下简称GSM-R）是铁路专用移动通信网，是直接为铁路运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。是 无线铁路通讯经济全面的解决方案。
作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。
GSM-R是众多欧洲铁路公司10年来精诚合作的结果。为了使用单一通讯平台达到互操作性的目的，GSM-R标准结合了此前在欧洲使用的35个模拟系统的所有核心功能及丰富经验。
作为一个安全的平台，GSM-R为铁路公司的工作人员之间，包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员，提供了语音和数据通讯技术。GSM-R推出了一系列先进功能，如语音组呼、语音广播、基于位置的寻址、以及紧急抢占通话权等，从而大幅改善了工作人员间的通讯、协作和安全管理。GSM-R符合新的欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）标准，可将信号直接发送给列车司机，从而提高了列车速度，增加了运输密度，同时增强了行驶的安全性。
选择基于GSM的GSM-R技术是这个标准大获成功的原因之一。GSM-R继承了GSM经济性的规模，经证明是基于铁路运营商级平台的、最经济有效的数字无线通讯网络。GSM-R超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务，货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等，都将使用GSM-R技术。
GSM-R是一项目前在全球15个国家成功运营的技术。尽管GSM-R技术规范在2000年才制订完成，但已经广泛用于世界35个国家，包括欧盟所有成员国，而且亚洲、亚欧大陆和北非使用该技术规范的国家数量也在逐月增加，从而使GSM-R成为发展最快的无线网络市场。
GSM-R通信系统简介
GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。
GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。绝大部分线路在高原缺氧的无人区。为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：
1、调度通信功能
调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。
2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能
车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。
3、调度命令传送功能
铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
4、列车尾部装置信息传送功能
将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。
5、调车机车信号和监控信息系统传输功能
提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。
6、列车控制数据传输功能
采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。
7、区间移动公务通信
在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。
8、应急指挥通信话音和数据业务
GSM系统安全机制 篇6
关键词 GSM-R；铁路；通信；应用
中图分类号 U285 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0109-01
GSM-R（Global System of Mobile communication for Railways）技术，是GSM技术在铁路通信环境中的应用与专项延伸。作为铁路通信的依托，GSM-R的工作状态以及效率直接关系到铁路系统整体的安全性，对此，有必要针对GSM-R铁路通信数据系统的实际应用状况展开必要的分析。
1 GSM-R铁路通信数据系统特征分析
GSM-R系统同城市中使用的GSM通信系统一样，都属于无线蜂窝通信技术，这是一种以无线方式作为网络末端连接的通信系统。随着技术的不断进步，移动通信的不断普及，GSM系统也随之被更多人所接受。然而对于铁路中应用的GSM-R系统而言，由于是有针对性地服务于铁路系统，这决定了其不仅仅需要为旅客提供便捷快速的数据传输，更是肩负着铁路系统的安全使命，因此在安全性以及可靠性等方面，GSM-R系统都独具优势。
从GSM-R系统的应用构成方面来看，GSM-R系统采取双网覆盖，即对于GSM-R系统覆盖范围内的任何区域，都能够同时得到两个基站的服务。鉴于GSM-R系统的用户都处于高速行驶的列车上，因此服务区的切换将会相对频繁，而双网覆盖，对于整个网络的可靠性而言十分有益。
在GSM-R系统网络铺设的过程中，会根据列车行驶的最大速度以及用户在行驶至基站服务区交界处的切换时间来计算相邻基站服务区的重合状态，进而确保用户能够在不同基站的服务区能实现顺利切换，使得列车在行驶过程中的通信保持顺畅。同时，当被设定为首选的基站信号达不到设定标准的时候，GSM-R系统将自行识别备选网络的信号，并从首选网络和备选网络中选出最为合适的为列车以及乘客提供服务。这种双网数据传输不同于普通生活区的GSM单网系统，为在高速移动中的列车提供了可靠的数据传输保障。
为了确保列车的安全运行，众多的数据需要在列车和调度之间传输。从前的众多参数，如今已经演变成为了图像甚至视频的形式，这种变化为铁路通信系统带来了很大的压力，而随着光纤的出现和应用，GSM-R系统的主干网也进行了适当的改进。光纤的介入，让GSM-R系统网络的容量和带宽都得到了很大的提升，同时也增加了整个网络的弹性。无论是从应用的增删角度看，还是从组网的角度看，以光纤作主干网的GSM-R系统比以往的铜网都更为灵活。
2 GSM-R铁路通信数据系统的职能概述
从铁路通信工作环境的具体情况出发，可以将GSM-R铁路通信数据系统的具体职能划分为以下几个主要的方面。
2.1 铁路调度
这是GSM-R铁路通信数据系统最基本的职能，是确保整个铁路系统安全运营的基础。这一部分的业务包括列调、货调等其他调度通信及区间通信、站场通信、应急专用通道通信，以及关于列车运行情况的各种监控信息的传输。具体的数据包括调度中心向列车发出的各种指令，以及根据列车行驶状况产生的各种数据，如列车诊断数据、货运信息、车载旅客信息服务和其他增值服务等。除此以外，GSM-R系统还负责将列车尾部装饰的风压反馈数据发送到列车机车电台上，确保列车整体运行状况良好。而列车工作人员以及列车之间的通信，也在一定程度上需要依赖于GSM-R系统，例如列车上工作人员或者调度中心工作人员与列车司机之间的通话等。
2.2 生活通信
目前人们对于网络的依赖程度与日俱增，这一方面是科技的发展使得更便捷的无线通信成为可能，另一方面经济的发展使得无线流量也愈加经济。在这样的背景之下，无线数据传输几乎无时不在，因此GSM-R系统的第二个职能就是服务于旅客的数据传输需求。这一部分需求目前也从以往的单纯语音通话传输，逐渐向多格式数据的方向转变，更多的无线客户端的出现，使得语音已经不是唯一的数据传输格式。
2.3 应急通信
在列车行驶的过程中，如果遭遇险情或自然灾害等危及到铁路系统工作状况的的紧急情况时，可以通过GSM-R系统在救援现场建立语音、图像、数据通信传输等业务，方便快捷实现与救援指挥部及行车调度的联络，确保救援抢险指挥调度工作得以顺利展开，并且快速、高质量地完成。
3 GSM-R铁路通信数据系统的发展方向
GSM-R铁路通信数据系统作为目前铁路通信的主要载体，必将随着通信科技的发展，在铁路通信需求的推动下向前不断前进。
从根本上说，GSM-R铁路通信数据系统是一种交互的实时通信服务网络，它彻底区别于以往的对讲无线通信方式，从根本上拜托了语音这一单一数据格式的传输服务，并在多年的发展中形成了一个又交换机、光电转换设备以及光网络等共同构成的智能网络，它不隶属于任何专属铁路干线，而是作为一个大型的全国范围内的综合性通信网络服务于全国铁路运输工作系统。这种自身特点决定了GSM-R铁路通信数据系统未来的发展方向。
首先从需求角度看，为了列车的行驶安全和旅客的通信需求，进行传输的数据必然会在总量上呈现出不断上升的趋势，同时随着更多应用涌入消费者的视线，更多的数据结构也必将纷至杳来。因此未来的GSM-R铁路通信数据系统在数据传输容量和带宽上都必然随之呈现出上升趋。而数据传输成本，则会随着社会上更通用的普通GSM系统的发展而变得更加经济。同时可靠性也是一个仍然需要加强的方向，这对于铁路的安全至关重要，随着更多技术的引入，传输过程中数据包纠错和防伪措施的不断完善，GSM-R系统的可靠性也会随着逐渐上升。
此外，GSM-R铁路通信数据系统在未来会呈现出更综合化一体化的趋势，它与生活区或城市使用的GSM系统之间的合作对接将更加紧密，这意味着对于旅客而言，通话时延将不断减小。
铁路通信信号技术相互融合，行车调度指挥自动化打破了功能单一、控制分散、通信信号相互独立的传统技术观念。形成了车站、区间一体化，机电一体化，运输调度指挥和列车控制一体化，推动铁路运输调度指挥朝着数字化、智能化、网络化、综合化的方向发展。
参考文献
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GSM系统安全机制 篇7
塔式起重机(简称塔机)是工业和民用建筑施工中的重要设备,具有工作效率高、使用范围广、操作容易、安装拆卸简便等特点。近年来,建筑业的迅速发展,为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会,但同时也提出了挑战,塔机安全事故随着起重机数量的猛增而频繁发生。虽然我国对塔机及其配套件实行了各种许可证制度,但塔机的安全事故仍然不能避免。为此,减少塔机事故、提高塔机安全性能迫在眉睫。国家有关部门强制在塔机上使用安全保护装置。GB/T9462-1999《塔式起重机技术条件》和GB 5144-2006《塔式起重机安全规程》等国家标准对各种安全保护装置的性能和要求都作了明确规定。从发生事故的原因方面分析,因使用方面的原因引发的事故约占70%。而这方面事故的随机性大、种类多、情况复杂、较难控制。因此除了迫切地需要一种功能完善的安全保护装置来预防事故发生外,还需要一种合理有效的安全管理措施来对塔机群的使用进行统一管理和监控其安全状况[1]。
基于此,本研究主要探讨了基于GSM的塔式起重机安全监控管理系统。
1 塔机安全监控管理系统
为了给塔机司机作业提供良好的运行信息,塔机安全监控管理系统需要掌握详尽的塔机运行参数。塔机运行时具有几个关键参数:吊钩高度、速度信息、小车变幅、塔机转角、转速信息,起重重量信息,特别重要的是起重力矩信息。以上这些参数对塔机的安全运行非常重要,因此塔机安全监控系统需要监控这些参数。塔机现场终端以发送短信的方式,将塔机的运行参数传回到安全监控中心,安全监控中心通过塔机安全监控系统地对塔机进行安全监控和显示。安全监控中心根据塔机的安全报警指标,判断塔机的各种运行参数是否达到预警点和报警停机点,当运行参数达到预警点时,塔机上的黄灯亮,当运行参数达到报警停机点时,塔机上的红灯亮,并执行停机操作。
2 短信收发的实现
2.1 AT指令
AT即Attention,它是Hayes推出的一套Modem操作命令集,是Modem通信接口的工业标准,它的功能包括配置Modem与软件共同工作、与远程系统通信、发起或应答一个呼叫等。AT指令以AT开头(A/命令除外),回车键结尾,前缀AT用于通知Modem注意检测计算机串行口发送信号的速率、识别字符格式。用户可以通过AT命令进行呼叫短信、数据业务、补充业务、传真等[2,3]。
AT命令是作为一个接口标准,所以它的命令、返回的值和格式都是固定的,总体上说AT命令有4种形式:
(1)无参数命令。它是一种单纯的命令,格式是AT[+|&]
(2)查询命令。它用来查询该命令当前设置的值,格式是AT[+|&]
(3)帮助命令。它是用来列出该命令的可能参数,格式是AT[+|&]
(4)带参数命令。它是应用最广的一种格式,它为命令提供了强大的灵活性,格式是AT[+|&]
本系统用到的主要AT命令如表1所示。
2.2 短消息编码和解码方式
目前,短消息的发送和接收方式一共有3种:
(1)Block Mode:目前很少用了;
(2)Text Mode:是纯文本方式,可使用不同的字符集,从技术上说也可用于发送中文短消息,但国内手机基本上不支持,主要用于欧美地区;
(3)PDU Mode:被所有手机支持,可以使用任何字符集,这也是手机默认的编码方式。
在PDU Mode中,可以采用3种编码方式对发送的内容编码:7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符,它将一串7-bit字符(最高位为0)编码成8-bit的数据,每8个字符可压缩成7个;8-bit编码通常用于发送数据信息,如图片和铃声;而UCS2编码用于发送Unicode字符。PDU串的用户信息段最大的容量是140 Bytes,所以在这3种编码方式下,可以发送的短信的最大字符分别是160,140和70。这里,将一个英文字母、一个汉字和一个数据字节都视为一个字符。本系统短消息采用PDU UCS2编码方式[5,6]。
2.3 PDU模式的结构
PDU串表面上是一串ASCII码,由0~9、A~F这些数字和字母组成。它们是8位字节的十六进制数,或者BCD码十进制数。PDU串不仅包含可显示的消息本身,还包含很多其他信息,如SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。下面给出具体的例子来说明发送和接收的结构[7]。
2.4 短消息压包过程
发送和接收的PDU串,结构是不完全相同的。下面用两个实例说明PDU串的结构和编排方式[8]。
发送内容是“Hello!”,SMSC号码是+8613800250500,对方号码是13776816151,手机发出的PDU串是:
08 91 68 31 08 20 05 05 F0 11 00 0D 91 68 31 7786 61 51 Fl 00 08 00 06 C8 32 9B FD 0B01
2.5 短消息解包过程
接收SMSC号码是+8613800250500,对方号码是13851872468,消息内容是“你好!”。手机接收到的PDU字符串如下[9,10]:
08 91 68 31 08 20 05 05 F0 84 0D 91 68 31 58 8127 F8 00 08 30 30 21 80 63 54 80 06 4F 60 59 7D 00 21
PDU字符串具体分析如表3所示。
3 塔机数据通信的实现
3.1 塔机信息编码规则
监控中心和各塔机之间的通信依赖于短消息,两者将短消息作为信息载体来传输各种数据。一个无线监控系统往往由一个监控中心和多个塔机终端构成。系统传输的数据量较大,信息的紧急程度不同,因此有必要对短消息进行优先级排序。对重要的信息优先传送,并采用循环冗余校验码(CRC)校验的传输策略,以确保传输的可靠性和正确性。同样,在接收端对优先级高的信息优先处理,对优先级低的信息放在相应的队列里等候处理[11,12,13]。
3.2 短消息分类
依照系统体系结构,按传输方向的不同将短消息分为两类:上行短信(塔机→监控中心)和下行短信(监控中心→塔机),各类短消息的详细分类如下:
(1)上行短消息:
①第一优先级塔机安全评价参数,内容如:起吊重力矩、起吊重量、起吊幅度、起升高度、风速等;
②第二优先级塔机普通参数,内容如:小车变幅速度、回转速度、上升速度等。
(2)下行短消息:
②设置消息,功能如:设置塔机终端开始发送短消息时间、设置塔机终端结束发送短消息时间、设置通信密码;
②安全提示消息,功能如:当塔机起吊重量达到预警点进行安全提示、起吊重量达到报警停机点进行安全提示等。
3.3 短消息格式
3.3.1 上行短消息格式
为了便于塔机管理,往往把各塔机按地域进行区块划分,即对塔机实行货机区块化管理。另外,系统的监控中心与各塔机终端是一对多的关系,监控中心接收来自各个塔机终端的短消息,为了加以区分,有必要在上行短消息中添加塔机号和塔机区块号两个字段,具体分析如下:
格式:
各段含义:
(1)密码(8个字符):即通信密码,此段用于保证数据通信安全,两个等级的短消息密码段内容一致;
(2)优先级(1个字符):此段用于标识短消息的优先级别,“1”代表第1优先级、“2”代表第2优先级;
(3)塔机号(3个字符):此段用于标识发送短消息的塔机的编号,由发送短消息的塔机确定;
(4)塔机区块号(2个字符):此段用于标识发送短消息的塔机所在区块的编号,由发送短消息的塔机确定;
(5)内容(不固定长度):此段为短消息的具体内容,根据不同的情况,格式各不相同。
内容段结构分析如下:
(1)如果发送的是第1优先级塔机安全评估参数短消息,则它的长度为6个字符,内容为起吊重力矩、起吊重量、起升高度等,格式为:安全评估参数︱具体数值。其中“90”代表起吊重力矩、“91”代表起吊重量、“92”代表起升高度的种类代码,例如:当起吊重力矩为500 k N·m时,这时的代码应该为9701F4,其中01F4是500的十六进制[14,15]。
(2)如果发送的是第2优先级塔机普通参数短消息,则它的长度为6个字符,内容为小车变幅速度、回转速度、上升速度等,格式为:塔机普通参数︱具体数值。其中“11”代表小车变幅速度、“12”代表回转速度、“13”代表上升速度,取值范围为11~30。例如:当塔机的小车变幅速度为35 m/min时,这时的代码应该为110023,其中0023为35的十六进制。
3.3.2 下行短信格式
所有塔机的SIM卡号都存储于监控中心的数据库中,当监控中心要对某一台塔机进行控制时,可以通过查询数据库塔机基本信息表来得到该塔机的SIM卡号,因此下行短消息较之上行短消息在内容上可以省去塔机号和塔机区块号两个字段,具体分析如下:
格式:
各段含义:
(1)密码(8个字符):即通信密码,此段用于保证数据通信安全;
(2)短消息种类(1个字符):此段用于标识短消息的功能类别,“1”代表设置类、“2”代表安全提示类;
(3)指令(不固定长度):此段为监控中心的动作指令,根据不同动作,其格式各不相同。
两种消息如下:
(1)第1种设置消息,指令段分为两部分:设置命令代码︱设置内容。设置命令代码长度为2个字符,各代码具体含义如表4所示。设置内容与设置命令代码有关,例如:当设置命令代码为“12”,即短消息命令为设置通信密码时,设置内容为8位的通信密码。
(2)第2种安全提示消息,查询命令代码长度为2个字符:“21”代表塔机起吊重量达到预警点、“22”代表起吊重量达到报警停机点、“23”代表起重力矩达到预警点,接下去的数字依次代表每个参数达到预警点和报警停机点,其他“30”~“39”作为备用安全提示代码。
3.4 短消息的读取和发送
PC机通过串口控制GSM通信模块进行短消息的接收,串口初始化完成后,如果GSM模块己开机,便可进行短消息的收发。监控系统通过串口读取短消息时,并通过发送命令“AT+CMGL”和“AT+CMGR”来选择读取多条或单条短消息,从而实现短消息的接收[16]。
单片机通过串口控制GSM通信模块进行短消息的发送,通过控制命令“AT+CMGF”和“AT+CMGS”来发送短消息,从而实现短消息的发送。
4 塔机安全报警指标
塔机起吊重量预警点:额定最大重量的90%;报警停机点:额定最大起重量的110%。起重力矩预警点:塔机力矩值的90%;报警停机点:起重力矩的110%。高度和幅度预警点:设定起升高度、幅度极限±2 m;报警停机点:设定起升高度、幅度极限值。风速预警点:12 m/s(6级风);报警停机点:16 m/s(7级风)。根据以上指标,安全管理系统针对塔机的运行状态,实现安全报警。
5 塔机现场终端简介
塔机现场终端主要方案为“各类传感器+单片机+GSM模块”。系统依托GSM网络,采用短消息进行数据通信,即在传统的单片机数据采集系统中增加支持短消息、数据通信等业务的GSM模块,并为其分配一个独立的SIM卡,结合单片机系统通过串行通信接口,实现数据的远程无线传输[17]。
6 监控管理软件主要流程图
监控管理软件主要流程图如图2所示。
自动接收数据,就是在没有人工干预的情况下,监控上位机一直处于循环的检测串口数据信息的状态,如有数据到达,则根据不同的数据信息采取不同的操作:如果数据在正常范围内,则把数据直接入库,供以后分析使用;如果数据超出正常范围,则给出相关提示信息,自动接收数据时在后台执行。
由于监控中心和远端系统之间以短消息的方式传送数据,短消息的发送和接收又受到许多非人为因素的影响,有时会出现不能够及时收到的情况,扫描端口的程序必须循环地执行,而且要有一定的延时,因此主要的程序流程都用定时器控件来实现。
7 结束语
GSM系统安全机制 篇8
1 系统组成
系统以STC89C52单片机为核心控制模块, 分别与温度传感器、舵机、洒水装置来实现防爆胎的功能, 从而避免交通事故的发生;利用三轴加速度传感器、GSM模块、GPS模块来实现事故发生挽救功能, 为抢救生命争取时间;利用火焰传感器、烟雾传感器、人体红外热释传感器实现防火防盗功能。
2 功能及原理介绍
2.1 保护轮胎防止爆胎
单片机利用安装在汽车轮胎上方的温度传感器检测车胎温度, 当车胎温度过高时, 温度传感器将检测到的电信号传递给单片机, 单片机处理信号后, 通过电机驱动模块, 控制舵机正转180°, 控制焊接在舵机上的洒水装置的阀门打开, 向温度过高的轮胎洒水, 使轮胎温度降低, 避免轮胎因高温爆胎, 从而防止交通事故的发生。当温度降低到无爆胎危险后, 舵机反转180°, 关闭洒水装置阀门, 停止洒水装置向轮胎洒水。
2.2 事故发生报警功能
单片机与GPS模块、GSM模块、三轴加速度传感器相连, 利用GPS模块精确检测汽车所在的经纬度、利用三轴加速度传感器精确检测车体三个方向的加速度、利用GSM模块实现报警短信的发送。
西方交通管理部门为了交通安全, 特制定了死亡加速度500 g这一数值, 以醒世人。意思是如果行车加速度超过此值, 将有生命危险, 那么大的加速度, 一般情况下车辆是达不到的, 但如果发生交通事故时, 将会达到这一数值, 因为, 一般车辆碰撞的时间短, 大多为毫秒级[1]。
当三轴加速度传感器检测到车体加速度大于500 g时即判断为发生交通事故, 发生交通事故后, 司机往往会因丧失报警能力, 没能及时得到抢救而酿成不可估量的后果。此系统当单片机检测到三轴加速度传感器超过500 g的信号后, 单片机控制GSM模块发送报警短信到提前设定的手机, 报警短信内容包含GPS模块检测到的经纬度, 可以让家人或救护人员确切及时的获取交通事故发生的具体位置, 从而尽可能的及时对伤者进行救助。
2.3 防盗及报警功能
人体红外热释传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器, 是一种能检测到人体发射出的红外线的高度灵敏的红外探测元件。它能够不接触人体便能检测出人体辐射的红外线能量的变化, 并将其转换成电信号输出。将输出的电信号传递给单片机, 以实现后续功能[2]。
单片机与安装在车内的人体红外热释传感器相连, 当司机离开车内后手动打开防盗开关, 人体红外热释传感器开始检测货箱内是否有人进行盗窃, 当检测到盗窃事故发生时, 单片机控制GSM模块发送报警短信“主人请注意防盗”到车主手机, 告知司机可能发生了盗窃事故, 提醒主人采取措施。GSM模块利用短信报警不会使司机因为距离车体过远而无法获知盗窃事故的发生, 从而更有效的实现了盗窃报警功能。
2.4 防火及报警功能
烟雾传感器通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范、火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点, 使用特制的红外线接收器来检测火焰, 然后把火焰的亮度转化为高低发化的电平信号, 输入到单片机, 单片机根据信号的发化做出相应的程序处理[3]。
单片机与烟雾传感器、火焰传感器相连, 利用烟雾传感器及火焰传感器检测车体是否发生火灾, 当单片机检测到发生火灾的电信号时, 单片机控制GSM模块发送报警短信“主人请注意防火”到车主手机, 使车主及时发现火灾并采取补救措施, 从而尽可能的将损失降到最低。
3 结束语
目前, 因高温爆胎引起的交通事故时有发生, 交通事故发生后不能及时报警、实施抢救的现象也愈演愈烈。基于GSM/GPS的汽车安全及事故报警系统集避免爆胎事故发生及事故发生报警功能于一身, 不仅能防止车胎因高温爆胎, 还能在发生交通事故后发送带有事故发生地点经纬度的报警短信到指定手机, 从而实现保护及挽救功能于一体, 具有极大的市场价值。此系统还可以实现防火防盗及报警功能, 为车主的财产安全也提供了有力的保护。此系统具有易组装、易拆卸、经济实用的特点, 可以广泛推广, 市场前景十分广阔。
参考文献
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GSM系统安全机制 篇9
关键词：榆林市 系统监管机制
中图分类号：F203 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）22-0048-02
1 制度机制的构建
食品安全标准化系统监管机制的构建实际上就是要建立一套有效的制度及措施，使食品安全标准化工作有序运转。也就是要建立一个以企业为主体，政府 支持、技术机构服务、标准化管理部门管理、媒体及消费者有效监督的运转模型，并从中寻找出关键环节并进行控制。以上是一个食品企业产品标准的形成过程，也是食品安全企业标准的质量控制过程，还是单个产品的食品安全标准化系统监管模型。这一过程中对标准质量影响的关键点有：产品的类别定位、产品稳定后的检验指标的确定、企业内相关专家的审查、相关标准化专家的审查、备案、监督等六个过程。
2 食品标准化保障体系的构建
食品标准化管理要靠法律和制度去管理，要允许适当层级、层次标准的存在，要通过制度的管理增强活力，促进竞争，提升水平。
当前我国食品标准的研究，主要集中在国家、省级机构，市级机构基本不从事食品标准的研究。这种现状是由于国家的政策导向引起的，国家级、省级机构经费充足，经常能得到国家的专项资金，并由于其特殊的地位，还能从检测中得到更多的经费。但不可否认，经费的充足并不能解决其主动研究标准的意愿，也不能保证其有足够的时间去开展系统性研究，特别是对具有地方特色的产品，可能只有某个市才有的产品。
起草、制定或修订标准的人员最好要包括相关专业人士（生产、检验、研发、深加工、客户、行业协会、质量检验等相关人员），且这些专业人士中要有人掌握和熟悉相关产品检验项目和方法，了解国家、行业、企业等各层次的现行标准及标准的变革，国内外相关产品的生产技术、规模、产品质量水平、应用情况等历史现状和发展趋势。只有多方相关人士共同参与标准的研究，标准水平才能得到更好的提高。
3 食品标准有效性、合理性评价体系的建立
标准的有效性、合理性是标准的灵魂。标准是重复性事物或概念所做的统一规定，它以科学，技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管部门批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。建立食品标准有效性、合理性评价体系是促使标准有效、合理的重要举措。主要从有效性确认信息系统建设、规范备案管理、标准水平评价体系建设三个方面来促进。
（1）建立食品标准有效性确认信息系统。建立食品择准有效性确认信息系统能增强标准化管理部门对企业实施标准的统计、汇总，提升有效管理的水平。陕西省一直实行标准登记制度，通过企业报相关产品标准，质监部门发登记证书的方式进行，这一制度是好制度，一是确实为标准化管理部门做好汇总、统计工作，为当地经济作好决策助手的工作；二是真正建立一套方便、有效的汇总工具，服务企业生产。
建立食品标准有效性确认信息系统有助于企业标准化体系建设。标准化体系建设最重要的是标准的编写与管理，主要是产品标准、管理标准与技术管理的编写，无论是什么标准最终必须服务于产品标准。
建立食品标准有效性确认信息系统也是当前标准化管理工作改革的方向。1993年前标准化管理是以行政手段来推动的，主要管理的是国有企业，—般通过在企业设立标准化科，上报月报、季报、半年报或年报表，通过行政手段对标准进行宣贯，通过对企业标准化定级升级等方式管理。
（2）加强标准备案管理。加强备案的收费管理。按相关文件规定食品标准的备案是不收费的，但在实际操作中，各行政部门会利用各种机会收取相关费用，且乱相环生。例如标准的起草编写费用，产品的检测费用，专家的评审费用，评审时的餐费，标准查新费用等等。
（3）加强食品标准水平评价体系建设。食品标准水平评价体系主要是指依据国际标准、国外先进标准、国家标准、行业标准等对食品标准相关参数、指标的评价，并得出一个高于、相当或低于的结论。我国的采标制度实际上就是一种标准水平评价制度，是企业自觉采取的行动，是和国外标准、国外先进标准比较而进行的，采标目的是为了提高企业产品的质量，促进企业技术进步，消除贸易技术壁垒，最终提高企业的经济效益。
4 标准化管理方式的变革——危机意识和文化建设
“安而不忘危，治而不忘乱，存而不忘亡”，这是先哲留下的治国安邦之策，如今对于企业的危机管理也同样适用。尤其在食品危机和风险高发的年代，千古哲理值得反思，日本著名企业家松下幸之助的经验告诉我们，居安思危的危机意识是决定现代企业能否贏得竞争、长治久安的基础。对于本土的我国企业，尤其作为内地的民族企业，有在未来的食品业有所发展，必须具有传统的前瞻性思维能力、良好的社会道德和社会责任；并且具有强烈的食品安全危机意识，这才能够保证食品安全危机预警与危机管理得以顺利开展。
加强标准化教育的深度和广度是必然选择。据中国标准化研究院杨锋对国内外标准化教育政策的对比研究，发现我国的标准化教育与美、英、日、法、德、加拿大等发达国家的教育存在很大的差距。实际上表明我国的标准化教育还停留在为专业人士，包括政府官员、商业人员、标准化协会成员等提供标准教育上，进几年来全国仅有几所大学引进了标准化教育。
参考文献
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