GSM短信技术

GSM短信技术（精选7篇）

GSM短信技术 篇1

0 引言

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。

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

本文基于GSM短信技术的大坝安全监测系统,在商用手机模拟无线传感器网络网关的情况下,成功实现监测中心与无线传感器网络网关之间实时双向短信通信。试验表明,网关发送大坝水文数据到监测中心收到数据的时间前后相差不到10秒。该方案很好地解决了有线介质传输网络布线、改线工程量大,线路容易损坏等不足之处。

GSM短信模块开发及其应用 篇2

近几年,随着国家信息化建设水平不断提高,各类信息系统越来越呈现出复杂化、网络化的特点。各种监控自动化系统得到广泛应用,由程序自动检测装备或通信状态,当系统出现故障时,监控系统可以通过声、光、电等方式及时提醒管理员,解决了人工检查实时性差、效率低的问题[1]。

但是,以声、光、电方式进行报警的监控系统仍然存在一定的不足,即要求管理员必须在位,从而能够及时发现系统的报警并进行处理。若管理员因故离开,报警信息则难以及时通知到管理员,因此存在错过抢修最佳时机的可能。在手机已经普及的今天,通过短信形式将报警信息通知管理员,无疑是解决上述问题的一种很好选择。很多企业内部系统常常不接入互联网,现有的基于Internet短信网关[2,3]的许多技术无法在监控系统中直接应用。因此,有必要对监控系统中的GSM短信通信技术进行进一步研究。

笔者基于德国SIEMENS(西门子)TC35I核心模块[4],研制了一种可用于非Internet环境下的GSM办公终端(硬件),并开发了动态链接库和数据库中间件两种二次开发接口,可以方便应用到如办公自动化、监控自动化等各种系统中。压力测试和在网管监控系统中的应用表明,上述GSM短信模块具备500-600条短信/小时的吞吐能力,基本能够满足各种自动化系统基于GSM进行通信的需求。

2. GSM办公终端

SIEMENS TC35I是德国西门子公司开发的手机核心模块。普通手机除了具备该模块外,还包括语音通话模块、屏幕显示模块、键盘控制模块等。考虑到GSM通信无需太多额外功能,因此仅选择SIEMENS TC35I模块进行组装,实现了一种仅能收发短信的GSM办公终端,设备外观如图1所示。

GSM办公终端由设备主体、天线和数据线三部分组成。设备主体内置SIEMENS TC35I模块,可以放入普通手机SIM卡;通过串口或USB口与普通电脑相连后,即可接入移动或联通无线网络。通过电脑控制该设备,可以完成GSM短信的收发。在移动联通无线网络看来,GSM办公终端就是一部仅能收发短信的简易手机,发送短信费用按照运营商具体标准收取,通常为0.1元/条。

3. 开发接口

电脑通过AT指令[5]控制GSM办公终端,可实现短信收发功能。AT指令集属于直接操纵硬件的语言,介于汇编语言和高级编程语言之间,操作较为复杂。为了降低基于GSM办公终端应用程序的开发难度,我们对AT指令进行封装,实现了动态链接库形式和数据库中间件两种二次开发接口。

3.1 动态链接库接口

动态链接库My SMS.dll提供了7个函数,分别完成设备连接初始化、发送短信、接收短信等功能。该动态链接库可被Delphi、VC、VB、Power Builder、ASP、PHP等几乎所有高级编程语言调用。动态链接库提供的函数名称及含义如表1所示。

Sms_Receive函数可以一次接收多条短信,短信与短信之间通过“|”字符分割;每条短信的元素之间用“#”分割。每条短信格式为“|短信序号#短信类别#发送方手机号码#短信内容#发送时间”。假如Sms_Receive函数返回的短信内容为“|1#04#13969036613#现已切换为UPS供电#2009-02-15 18:30:29|2#04#13969036613#服务器与192.168.0.1主机通信中断#2009-02-15 18:30:35”,则表示接收到2条短信,为13969036613手机号码在2009-02-15 18:30:29和2009-02-1518:30:35时间发送,短信内容分别为“现已切换为UPS供电”和“服务器与192.168.0.1主机通信中断”。

3.2 数据库中间件接口

基于动态链接库接口进行程序开发,仍需开发者具备较高的素质。为了进一步提高GSM办公终端的易用性,还开发了数据库中间件接口,结构如图2所示。

数据库中间件接口由4个共享数据表(待发送消息表、发送成功消息表、发送失败消息表、消息接收表)和1个后台服务组成。后台服务定期从待发送消息表中读取短信发送请求,完成短信发送操作;同时将最新收到的短信写入消息接收表。应用系统开发者只需要通过基本的数据库操作,将待发送的短信写入“待发送消息表”,并读取“消息接收表”,即可实现短信收发功能。目前数据库开发接口支持Access、My Sql、Sql Server、Oracle等常见数据库管理系统,并可根据用户需要定制开发支持其它类型的数据库。

以发送短信功能为例,“待发送消息表”包括Phone Num、SMS、Flag三个字段,分别表示目标手机号码、短信内容和发送优先级(整型,数值越大表示优先级越高)。用户仅需通过一条Insert语句即可将短信发送请求插入数据库,剩余工作将由后台服务自动进行,完成短信的发送功能。

4. GSM短信模块的测试及应用

在基本配置为CPU 2.2GHZ、512M内存的电脑上编写测试程序,循环发送短信进行测试,以获得GSM短信模块的吞吐能力。动态链接库和数据库两种开发接口的实验结果如图3所示。实验表明,数据库接口方式效率要低于动态链接库方式,这是因为前者的后台服务需要定时查询数据库获取短信发送请求,牺牲了一定时间。在信号正常的情况下,上述GSM短信模块能够达到400-600条短信/小时的吞吐量。

该GSM短信模块已经在我单位的通信监控子系统中得到了应用。该系统配备的监控程序能自动监控供电方式切换、通信链路状况等状态信息,并通过喇叭报警、图形显示等方式给值班员以提示。我们对监控程序进行了二次开发,将GSM短信模块应用到监控程序中,实现了以短信形式将系统当前运行状况反馈给值班人员的功能。实际应用表明,GSM短信模块能够实现正常的短信收发功能,有效减轻值班员劳动程度,达到了较好的效果。

5. 结束语

基于SIEMENS TC35I核心模块的GSM办公终端实现了基于GSM短信进行通信的功能,为各种应用系统群发通知、及时将相关信息通知到不在位管理员等应用提供了一种可选实现方式,具备一定的实用价值。

摘要：为了扩展监控系统报警方式,对基于GSM短信进行通信的技术进行了研究。基于SIEMENSTC35I核心模块,研制了一种GSM办公终端硬件,可通过电脑控制设备完成普通短信收发。对办公终端的控制方法进行封装,提供了动态链接库和数据库中间件两种二次开发接口。压力测试和实际应用表明,该GSM模块达到400-600条短信/小时的吞吐能力,具有一定的实际使用价值。

关键词：GSM,TC35I模块,开发接口

参考文献

[1]张月朋,田李等.基于CORBA的分布式数据库性能监控系统研究与实现[J].计算机研究与发展,2007(10):136-141.

[2]谢长生,兰岚.短信网关通信模块的设计与实现[J].计算机工程与设计,2004,25(6):24-27.

[3]郭黎明.短信网关管理系统研究与实现[D].武汉:华中科技大学,2006.

[4]西门子公司.TC35I核心模块介绍[EB/OL].http://www.siemens.com.cn.2009.

GSM长短信PDU编码分析 篇3

1 长短信的定义

长短信即GSM 03.40中定义的Concatenated Short Messages,由一组相互独立的不超过普通短信长度的子短信组成,在网络传输中被视为多条普通短信,而在终端上被合并显示——用户看到的是一条完整的长短信。其实现方式是在短信报文中将UDHI设为1,标识短信内容具有头结构,同时将用户数据区即短信内容中的前6个字节设置为长短信协议头(见表1),标识各子短信之间的关系,以便接收端进行识别与合并。由于用户区共140个字节,此协议头占去6个字节后,只剩134个字节用于实际的短信内容,故长短信按67个汉字进行拆分。

2 发送短信编码分析

在进行具体分析前,我们先对发送短信的PDU编码格式进行了解,见表2:

PDU-type的说明见表3:

下面通过一个具体的例子来进行编码的分析:将苏轼著名的词作《江城子·乙卯正月二十日夜记梦》通过短信发送,发送与手机号码均为:13139247510,通过作者的控件将发送与接收的PDU编码串保存为文本文件进行分析。

第一条短信:

051000D91683131297415F00008FF8C0500033902016C5F57CE5B5000B74E59536F6B6367084E8C534165E5591C8BB068A6002082CF8F7C002053415E74751F6B7B4E24832B832B30024E0D601D91CFFF0C81EA96BE5FD83002534391CC5B64575FFF0C65E059048BDD51C451C930027EB54F7F76F890225E944E0D8BC6FF0C5C186EE19762FF0C9B135982971C3002591C67655E7D68A65FFD8FD8

我们对照表2来看以上编码,见表4。

第二条短信:

0051000D91683131297415F00008FF500500033902024E6130025C0F8F697A97FF0C6B6368B35986300276F8987E65E08A00FF0C60DF67096CEA5343884C300265995F975E745E7465AD80A05904FF0C660E6708591CFF0C77ED677E51883002

其中0051000D91683131297415F00008FF同第一条,之后的50代表用户数据长度为80字节,0500033902同第一条,之后的02代表此短信是长短信的第2条,之后从4E16开始为用户数据区,代表短信内容“乡。小轩窗,正梳妆。相顾无言,惟有泪千行。料得年年断肠处,明月夜,短松冈。”

3 接收短信编码分析

接受短信的PDU编码格式见表4:

第一条短信:

0891683108901305F0440D91683131297415F00008018091718352238C0500033902016C5F57CE5B5000B74E59536F6B6367084E8C534165E5591C8BB068A6002082CF8F7C002053415E74751F6B7B4E24832B832B30024E0D601D91CFFF0C81EA96BE5FD83002534391CC5B64575FFF0C65E059048BDD51C451C930027EB54F7F76F890225E944E0D8BC6FF0C5C186EE19762FF0C9B135982971C3002591C67655E7D68A65FFD8FD8

我们参照表4来进行分析,见表5:

第二条短信:

0891683108901305F0440D91683131297415F0000801809171839223500500030102024E6130025C0F8F697A97FF0C6B6368B35986300276F8987E65E08A00FF0C60DF67096CEA5343884C300265995F975E745E7465AD80A05904FF0C660E6708591CFF0C77ED677E51883002

除表示长度的字节值50(十进制80),表示当前短信是第2条的字节02及具体短信内容(4E61至结束)外,其余内容与第一条相同。

4 总结

短信发送相关的协议很多,但是没有实例看得清楚。通过本例实际分析,可以帮助开发者轻松地升级普通短信至长短信,提升短信管理系统功能,拓展系统应用范围,也方便手机用户查看短信。

参考文献

[1]GSM03.38 Version 5.3.0[S].ETSI TC-SMG.

[2]GSM03.40 V7.3.0[S],ETSI TC-SMG.

[3]GSM07.05 Version 5.5.0[S],ETSI TC-SMG.

[4]3GPP TS 23.040 V9.2.0(2010-03)[S],http://www.3gpp.org.

基于GSM的短信报警系统设计 篇4

1 系统组成

如图1所示。

本系统由主机部分、从机部分、执行部分组成;主机部分组成主要有C8051F330单片机以及无线接收系统等;从机部分的组成主要有红外线传感器、气体烟雾传感器、分机、无线发射模块等;执行部分主要有TC35i模块的GSM模块通过GSM网络来向主人以及相关部门通知所在范围的紧急情况。

1.1 主机部分

主机部分相当于人的大脑, 拥有着这个系统的决定权, 由C8051F330单片机处理来自传感器的信息, 经过信息的采集以及比较来使其控制系统作出相应的动作。C8051F330单片机在此系统中作为主机核心部分, 由它来对从机部分通过各种探测器监测到的环境数据来进行与提前做好的预设值进行对比, 以这些数据值的大小来判断环境内不同地方不同的温度、可燃气体浓度的变化, 以及是否有人闯入相应区域内。

型号为C8051F330的单片机和8051这两个是全部兼容的, 型号为CIP-51的内核是被它使用的微型的控制器, 如果8052是标准的, 那么它的全部外设部件和型号为CIP-51的内核相同, 包含16位的4个定时器/计数器、全双工UART的特效配置是一种具有增强型的波、一个端口是SPI的增强型的、RAMS的内部的字节是768、空间高速度的地址的有着特殊功能的寄存器 (SFR) 的字节为128、8051的结构的流水线、兼容的内核CIP-51 (能够达到25MIPS) , 全速, 不能侵入的形式的调试接口在它的片内而形成, 8kb的闪存的存储器能在系统中进行编程, SMBus/I2C由字节为768的RAM的片内的存储硬件来得到的、增强型的UART与增强型的SPI, 这两者进行串行的接口, 拥有模拟的多路器, 单端的差分电路具有16个通道, 它内部的振荡器的频率为25MHz, 定时器是16位的, 它有4个, 具有捕捉/比较的模块三个, 计数器/定时器阵列 (PCA) 是可编程的, 有防盗功能, I/O端口有17个。

TC35i模块的引脚中为1-5的引脚号连接的是电压为4.2v的电源, 接地的是引脚号为6-10的引脚, 10u F的稳定电压的电容C1是电源和大地连接而的到的;15号的引脚是IGT和NPN型的三级管的c极连接起来的, 三极管的b极和P1.1口的单片机连到一起的, e极和大地连接到起来的。三极管不能导通的时候, IGT呈现为高的电平, 这是由于低的电平是有三极管的b极而输入的;当三极管能导通的时候, b极是高的电平, e极和c极, 两级之间几乎是短路的, IGT是低的电平, TC35i模块的启动需要高于100ms的高的电平, 这种高的电平是由单片机的P1.1口输出来的, 引脚号为18的引脚与型号为C8051F330的单片机的P0.4口引脚相连接, 引脚号为19的引脚和单片机型号为C8051F330的P0.5口连接起来进行串口的通信, 因此TC35i模块是被单片机控制而实现的;SIM的引脚号是24-29;状态指示的引脚为32号, 那么就能够连接成图中那样的电路, 模块的状态是由发光的二级管而指示的。

把C8051F330单片机用来作控制芯片, 端口P0.0与无线模块CC1100的SI相连接, P0.1口与模块CC1100的SO2相连接, P0.2口与模块CC1100的SCK相连接, P0.6口与模块CC1100的GDO0相连接, P0.7口无线模块CC1100的CSN引脚相连, TXD (P0.4) 和模块TC35i的18号引脚相连, RXD (P0.5) 和TC35i模块的19号引脚相连接, 以使串口通信, P1.1口和模块TC35i的15号引脚相连接, 用作启动模块。本系统设计中主要运用单片机串口与TC35i数据口之间的通信。

1.2 分机部分

分机部分相当于人的眼睛, 拥有着这个系统的监测功能, 随时查看各种突发状况以及环境中的事物变化异常。

1.2.1 红外传感器

红外传感器主要是根据热辐射的原理制作而成, 探测器可探测红外辐射, 由于红外辐射和物体之间的相互作用而成的光学效应, 一般情况下红外传感器就是运用这种相互作用来探测感知事物的。它根据人体辐射出的红外线信号被被动式热释电人体红外线传感器检测到的。

1.2.2 气体泄漏传感器

本设计中采用的气体泄漏传感器, 它利用体内的可燃性气体, 自主进行电化学氧化还原反应, 然后根据这些化学反应, 我们可以辨别其气体成分及其气体浓度。本设计中采用电化学型气体传感器, 它在工作电源方面要求比较低, 并且功耗低, 因此它的应用广泛。电化学型气体传感器主要是通过气体中测量气体浓度和固定的参比电极的两个电极之间的化学电位差来工作的。

1.2.3 烟雾传感器

本设计中烟雾报警器采用离子式烟雾传感器, 它具有很多的优势, 因此被广泛的应用到各个消防报警系统, 具有先进的技术, 它的性能远比气敏电阻类的火灾报警器要高, 工作稳定可靠, 让我们使用过程更加便捷。离子型烟雾传感器是通过带电粒子的正常运动被烟雾窜逃外电离室扰乱, 电流、电压的改变决定了空气中的烟雾状况, 此传感器性能远优于气敏电阻类的火灾报警器, 烟雾粒子较小时离子式烟雾报警器速度要优于光电烟雾报警器。

在本次系统设计中, 因为我们在设计的结构中需要两个不同大小的电压, 有一款稳压芯片正好适合此系统, 因此我选择它, 它有+5V的输入电压和+3.3V的稳定电压, 由此, 可以满足设计的需要。

由主机部分发出指令, 控制整个系统的动作。使控制部分做出相应的反应, 减少其家庭人员及财物损失。

GSM模块主要是通过GSM网络来进行信息交换的, 利用GSM网络做铺垫使系统更加成熟、稳定可靠。

1.3 控制部分

由主机部分发出指令, 控制整个系统的动作。使控制部分做出相应的反应, 减少其家庭人员及财物损失。

GSM模块主要是通过GSM网络来进行信息交换的, 利用GSM网络做铺垫使系统更加成熟、稳定可靠。

2 系统流程图

开始由系统初始化, 启动各个分机系统以及TC35i模块, 通过各地点传感器的监测, 获取相应数据, 由无线发射模块发送数据到主机, 主机部分由无线接收模块接收数据并传送到主机, 进行与预设值比较, 由比较结果得出是否有异常情况发生, 如有异常则启动远程通知并报警, 如无异常则不启动报警。开始系统初始化, CC1100模块与各个传感器初始化, 监测环境中各个地点的烟雾浓度、温度、热释红外等的变化, 经过采集这些数据信息, 通过无线发射模块传送到主机部分。

3 结论

文中提出的系统设计实现了智能家庭网络生活的多面发展性, 简单修改就可以扩展更多的功能, 具有很大的实用性, 以及以很广的覆盖面的GSM网络为核心基础, 拥有及时便捷的特点, 更体现了高性价比的一面, 经济实惠、方便可靠。目前的技术环境下, GSM工业模块已在汽车防盗系统、移动定位系统等各个领域展示着自己拥有的成熟优良特性。

参考文献

[1]高明明, 惠晓威, 林森.基于GSM短信的智能家居控制系统的研究[J].微计算机信息.2010 (34) :22-37.

[2]吴青, 仵博.基于TC35i的GSM报警器的设计与实现[J].微计算机信息.2009 (02) :13-17.

[3]陈凯, 秦实宏, 王敏, 李寒, 陈腾.基于GSM模块TC35I的收发控制系统设计[J].武汉工程大学学报.2011 (01) :11-22.

基于GSM的污染源短信报警系统 篇5

可持续发展战略要求社会、经济与环境协调发展。中国加入WTO后, 政府的重大决策必须与国际接轨。这就要求政府全面掌握环境质量现状及变化趋势, 并作出科学预测, 同时从经济发展的角度跟踪企业减污治污进程。然而当今环保部门普遍采用的是抽检的办法, 这已不能满足环境保护的要求。因此推进污染源自动监控[1], 提高环境监管能力是缓解当前企业偷排、偷放的迫切要求和必要选择。针对这一现状, 本文提出了基于GSM的污染源短信报警系统, 该系统能对污染源进行实时的监管, 一旦出现企业排放超标的问题时, 能够第一时间将超标数据和超标的企业信息发送到相关责任人手上, 从而大大提高环境执法的效能, 从根本上实现了节能减排在技术上的先行。

1 基于GSM污染源短信报警系统的设备功能

以本站现已投入使用的美国HACH水质监测仪为例, 详细地分析污染源短信报警系统的设备工作原理与架构, 如图1所示。

1.1 水质分析仪

美国HACH公司专门为了现场测量的可靠性和耐用性而设计的水质监测仪, 机型包括pH、电导、温度、深度、氨氮等多个参数, 通过使用性能优良的传感器, 能够长期提供高的可靠的水质数据, 适合于水质变化调查和定点监测应用。

1.2 GSM无线传输设备

GSM的短消息就是通过GSM网络传输的有限长度的文本信息或ASCII码[2]。它的实现简单, 具有通信成本低、频谱利用率高、系统容量大、业务种类多、抗干扰能力强等优点。短消息利用信道传输, 不用拨号建立连接, 直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心, 由短消息服务中心再转发给最终的信宿。

2 污染源短信报警系统设计

2.1 污染源短信报警系统的硬件设计

污染源短信报警系统的硬件是整个系统的核心部分。在水质监测系统中, 使用HACH水质监测仪能够有效地测定pH、电导、温度、深度、氨氮等多个参数, 并将监测的数值通过RS 232接口直接传输到数据采集设备中。数据采集设备通过有线通讯方式将实时监测到的数据上传到现场监测子站进行现场存储、分析、过滤。再从监测子站上传至污染源自动监控管理平台, 同时通过GSM系统将超标数据发送到相关责任人手机上。图2为污染源短信报警系统网络拓扑图。

2.2 污染源短信报警系统软件设计

如图2所示的组网方式, 监测到的数值先保存在现场监测子站[3]中, 为了避免数据在上传至中心站时出现数据缺失的问题, 在现场监测子站中先将数据存储在数据库中, 并对监测到的数据进行分析:

(1) 提取出超标数据, 以及排放的时间, 排放的地点等数据。

(2) 连续采集水样, 再对水样进行分析。

(3) 若监测到的数据仍然超过上限, 则将监测到的数值, 以及相应排放的时间和排放地点等数据通过PC机的串口发送到GSM模块上。

(4) 通过GSM模块将数据发送到相关责任人手机上。

(5) 将监测到的数据上传至环境监测中心站存储。

2.3 GSM软件设计

只要有GSM信号的地方就可以使用短消息通信, 无须架设光缆、微波线路或者卫星地面站, 比起使用光缆、微波或卫星通信, 使用短消息模块的费用相当低廉。使用同样的投资可以建设更多的污染源监测点, 提高对污染源的监管力度。

2.3.1 GSM Modem设置

(1) 打开串口设置COM

COM1, BaudRate=115200

GetPrivateProfileString (″SYSTEM″, ″COM″, ″COM1″, port, 50, ″./sms.ini″) ;

int nBaudRate = GetPrivateProfileInt (″SYSTEM″, ″BaudRate″, 115200, ″./sms.ini″) ;

(2) 设置信息中心号码

SMSC=13800592500

GetPrivateProfileString (″SYSTEM″, ″SMSC″, ″8613800592500″,

strSmsc.GetBuffer (0) , 50, ″./sms.ini″) ;

(3) 初始化GSM

2.3.2 发送短消息

若发现超标数据, 自动提取超标信息, 将发送所用的信息SMSC[4]中心号码、目标号码、有效时间和编码后的短信内容按PDU格式[5]发送出去。短消息发送流程图如图3所示。

系统也可以采用手动方式, 最终短信报警试验模块编译如图4所示。

3 结 语

在设计污染源短信报警系统中综合考虑了监测的先进性、可行性、实用性和经济性等因素, 依托GSM无线网络短消息技术, 设计完成了无人值守的远程监测数据报警系统, 该系统能够实现对现场采集到的数据进行存储、分析, 最终上传到环境监测中心站, 同时将超标数据及时发送到相关责任人手机上。系统可靠性高、应用范围广、适应性强, 为节能减排工作的开展奠定了坚实的技术基础。

摘要：环境监测目前采用的有线网络传输方式已经十分成熟, 但由于有线传输方式只将监测到的数据传输保存, 并不能运用有形的方式, 如:声光报警将超标数据及时表示出来, 因此对污染源的监控往往都是在污染排放后查询发现。采用GSM无线网络技术, 能将监测到的超标项目、超标数值、排放地点等系列信息第一时间发送到相关负责人手机上, 从而能够及时有效地遏制污染排放行为, 提高执法的力度, 为节能减排工作的开展提供有效的技术支持。

关键词：GSM,节能减排新技术,短信报警,环保监测

参考文献

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[9]李诚元.智能化小区中的家庭安全管理系统[J].电子工程师, 2000, 26 (7) :33-36.

GSM短信技术 篇6

随着移动技术的不断发展，SMS短消息服务已经得到了越来越多用户的认可。除了大量使用的手机与手机之间点对点SMS服务之外，基于GSM短消息业务的各种服务也不断发展起来，其中利用移动通讯技术实现远程监控己经有着越来越广阔的理论和实践研究价值。

对于传统产业，目前工业上各种监控设备大多还是有线方式传输，但有线技术有着很明显的局限性，它们过多的依赖控制室和远端现场之间的物理连线，尤其是当被监控部分所处环境恶劣、现场危险、噪音干扰大、工作人员不宜停留的工作场所时，由于监控端必须远离采集端，采用有线传输模式显然会需要更大的代价。短消息业务作为GSM网络的一种主要的电信业务，它的传递是可靠的。因此，选用GSM的短消息业务来实现远程监控是可行的。

2 硬件部分及AT命令

系统是由计算机和GSM模块组成的，GSM模块是由华为技术有限公司生产的GTM900B无线模块，该模块是一款900/1800MHZ高度集成的GSM/GPRS无线模块，带有标准的RS232接口以及SIM卡。计算机与GSM模块之间是通过RS-232串口连接，并通过AT命令控制其执行相关操作。表1列出的是系统设计中用到的AT指令[1]。

3 短消息收发设计

短消息的发送与接收共有三种格式，即Block Mode、Text Mode和PDU Mode。Block Mode现在基本淘汰;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，PDU Mode被所有手机支持。

3.1 PDU模式短消息发送

发送的PDU的编码格式大致包含以下字段:“短消息中心长度”+“短消息中心国家编码”+“短消息中心”+“状态报告”+“分割符”+“目标号码的长度(14位)”+“国家编码”+“目标号码”+“TP-PID.协议标识”+“短信内容编码格式”+“有效期标志”+“短消息内容长度”+“消息内容”。例如:当发送的字符串是“你好”时,发送的PDU串应该是：0891683108301105F031000D91685139125512F70008A7044F60597D

表2是该改PDU串的解析。

短消息发送流程如图1所示。

3.2 文本模式短消息接收

由于下位机的监控采用的是文本模式接收短消息，所以在设计中采用的文本模式接收短消息。

在接收短消息之前需要提示信息，这就需要始终检测串口数据，当串口返回数据包含新消息特有的字符串时说明新消息到来。MSComm控件的OnComm事件可以截取串口的任何消息，转入事件处理程序[2]。在这里设置MSComm.Rthreshold=1,MSComm1.Comm Event=com Ev Receive，即：当串口每返回一个字符触发一次OnComm事件。

在实验中发现在接收中文短信与英文短信时，串口返回的数据格式是不同的。如表3所示。

从这两段字符串的对比中不难发现共有两处区别，除了短信内容的区别外，还有一处是“,145,4,0,0,”(英)与“,145,4,0,8,”(中)，这一点是接收短信时区分中英文短信的关键所在。

短消息接收流程如图2所示。

4 结论

利用华为GTM900B无线模块实现PC机收发短消息具有方便，快捷的特点。利用此短信平台与下位机结合单片机监控模块结合，利用短消息实现了无线温度监控和继电器控制，为企业节省人力、降低危险，有效解决企业内无线传输中的各种难题。

摘要：主要介绍了华为GTM900B无线模块的相关AT命令、PDU模式发送短消息、文本模式接收短消息等相关。采用VB语言编写了短消息的收发相关函数。与下位机相结合实现了远程无线温度检测与继电器控制。

关键词：短信收发,无线监控,PDU模式,文本

参考文献

[1]华为技术有限公司.GTM900无线模块AT命令手册[M].华为技术有限公司,2007.

GSM短信技术 篇7

随着我国经济建设的迅速发展和人民群众生活水平的极大提高, 人们越来越注重自身所处的环境是否安全。特别是当家中无人或者仅有老人孩子时, 家庭成员的生命和财产的安全性越来越受到重视。因此, 家庭防盗已成为一个重要的社会问题。目前, 许多住宅小区的安防主要依靠传统的机械式 (防盗网、防盗窗) 防盗系统。这样不仅有碍美观, 不符合火灾逃生的要求, 而且不能有效地防止坏人的侵入。随着电子技术的飞速发展, 防盗报警系统已迫切从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。

当前, GSM短信息服务已作为GSM网络的一种基本业务, 基于GSM短信模块与单片机相连接应用于家庭无线防盗报警系统中, 让家庭防盗更及时、更方便, 以最直观的中文短消息形式, 直接把案发地点的情况反映到用户的手机屏幕上。同时采用一种热释电红外传感器进行检测, 变有形的传统防盗网防盗窗为无形的监控, 给家庭防盗提供最直观、高效、可靠的保障。

1 系统的总体设计及工作原理

GSM短信报警系统设计框图如图1所示。整个系统[1]由STM32单片机模块、热释电传感器模块、GSM模块及传统扬声器模块组成。GSM模块采用芯讯通 (SIMCom) 公司生产的SIM900A芯片及外围设计电路, 而热释电传感器模块采用红外专用芯片BISS0001的设计电路。首先当热释电传感器模块检测到人发射的红外线时, 通过其外围放大电路转换成电压信号传输给STM32单片机。单片机判断热释电传感器模块送来的数据, 通过串口发送一个高电平给GSM模块, 使GSM模块发送短信到设定的手机号码, 及时通知主人家里出现了什么情况, 同时使扬声器发声报警, 从而实现系统的预想功能。

然而白天当主人在家的时候, 则不需要设定防盗功能, 可以关闭功能;假如主人要离开房屋或夜间睡眠时, 则需要打开防护功能。这些“设防”、“撤防”的功能, 同样可以通过手机发送特定短信至GSM模块的方式进行开启和关闭, 热释电传感器检测会随之起作用, 以免引起不必要的麻烦和误报。

2 系统硬件电路设计

2.1 STM32F103最小系统

STM32系列单片机[2]由ST公司生产的专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex-M3内核。本系统采用的STM32属于互联型产品, 具有以下标准功能:72MHZ主频, 56k字节Flash, 64字节SRAM, 2个看门狗, 多个16位定时器, 80%的引脚可以作为通用I/O口, 以及USART、SPI等通信外设, 其外设完全满足本系统的功能要求。因此, 本系统采用STM32F103作为总控制器, 其最小系统如图2所示。

本系统采用4线JTAG接口, 即TMS (测试模式选择) 、TCK (测试时钟) 、TDI (测试数据输入) 、TDO (测试数据输出) , 又采用常规的20pin接口方式, 通过仿真器与PC机连接, 可以实现在线仿真调试, 方便可靠。系统采用8MHZ晶体振荡器, 此时需要接负载电路。另外, 复位电路的设计方式简洁, 可以实现系统可靠复位。

2.2 GSM模块

GSM模块[3]用芯讯通 (SIMCom) 公司生产的SIM900A, 是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块, 采用SMT封装, 基于STE的单芯片案, 采用ARM926EJ-S架构, 性能强大, 支持AT指令。

利用STM32的串口来控制GSM MODEM, 单片机与GSM模块一般采用串行异步通信接口, 通信速度可设定, 通常为19200bps。GSM MODEM与单片机之间采用串口通信的方式, MODEM的TXD、RXD分别为发送、接收端, 与单片机的PA10、PA9连接, 组成串口通信。GSM模块通过把PWRKEY信号拉低一段时间然后释放来开机。当模块开机后就可以发送AT命令来控制模块, 用户可以通过“AT+IPR=x”设置波特率并把参数保存。一旦配置为固定波特率, 当模块开机时将会从串口收到字符“RDY”。这些字符在自动波特率激活的情况下无法显示。同样, 可以通过把PWRKEY信号拉低一段时间然后释放来关机。或者使用AT命令“AT+CPOWD=1”关闭模块。该命令使模块从网络上注销, 让软件进入安全状态, 保存有用数据, 让然后完全断开供电。在关机前, 模块串口将自动发送下列字符串“NORMAL POWER DOWN”, 这之后将不能执行AT命令。模块进入掉电模式, 仅仅RTC处于激活状态。掉电模式可以通过STATUS引脚来检测, 在掉电模式下此引脚输出为低电平。GSM主模块 (包括SIM部分) 如图3所示。

2.3 热释电传感器模块

热释电传感器模块[4]括热释电传感器及外围放大电路, 当有人进入传感器所能检测到的范围时, 传感器检测到能量变化, 转换成微弱的电信号, 然后通过外围放大电路放大并转换成电压信号传输给单片机。其作用原理如下:人体都有恒定的体温, 一般在37度, 所以会发出特定波长10um左右的红外线, 被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。由实验证明, 传感器不加菲涅尔透镜, 其检测距离小于2m, 而加上菲涅尔透镜后, 其检测距离可增加到10m左右。红外感应源通常采用热释电元件, 这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡, 向外释放电荷, 经后续电路检测处理后就能产生电信号发送给单片机处理。

热释电BISS0001模块的原理图如图4所示。图中, 运算放大器OP1 (芯片内部) 将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大, 然后由C104耦合给运算放大器OP2 (芯片内部) 进行第二级放大, 再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后, 检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器, 输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。CDS1为光敏电阻, 用来检测环境照度。当作为照明控制时, 若环境较明亮, CDS1的电阻值会降低, 使9脚的输入保持为低电平, 从而封锁触发信号Vs。JP1是工作方式选择开关, 当JP1跳线帽跳2、3口时, 与1端连通, 芯片处于不可重复触发工作方式, 这种工作方式下即使检测区域有人活动模块也会自动停止输出一段时间 (封锁延时) 然后再检测, 这种工作方式一般习惯称为脉冲输出;当JP1跳线帽跳1、2口时, 与2端连通, 芯片则处于可重复触发工作方式, 只要检测区域有人模块就一直有输出, 这种模式一般称为电平输出。另外, 输出延迟时间T x由外部的R33和CY2的大小调整, 触发封锁时间Ti由外部的R13和CY1的大小调整。模块采用低功耗稳压器件7133A-1, 可以保证在很宽的输入电压下稳定提供3.3V的工作电压, 确保模块能正常工作。

2.4 电源

电源模块分两部分:单片机供电模块和GSM供电模块。单片机电源采用典型的电源设计方案, 如图5所示。其中C9和C10是旁路电容, 起到抑制干扰的作用, 而C11和C12是电解电容, 起到滤波的作用;一般大电容旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻, 因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造, 所以等效电感较大;小电容可以提供一个小内阻的高频通道, 降低电源全频带内阻。这个电路在实际中比较常见。

而SIM900A模块电源采用VBAT为3.4V到4.5V的单电源供电, 由于和单片机工作电压不同, 由单独电源模块供电, 如图6所示。VBAT端输出电压4.2V给GSM模块使用。

2.5 扬声器

扬声器部分主要包括一个继电器, 当单片机相应端口置为高电平时, 驱动继电器, 使得扬声器电路接通, 发出声响以起到报警作用。

3 系统软件设计

3.1 AT指令

AT指令集是从TEC (Terminal Equipment) 或DTE (DataTerminal Equipment) 向TA (Terminal Adapter) 或DCE (Data Circuit Terminating Equipment发送的通过TATE发送AT命令来控制MS (Mobile Station) 的功能与GSM网络业务进行交互, 用户可以通过AT命令进行呼叫短信电话本数据业务补充业务传真等方面的控制。下面是一些短消息相关的常用AT指令:

目前, 发送短消息常用Text和PDU (Protocol Data Unit, 协议数据单元) 模式。使用Text模式收发短信代码简单, 实现起来十分容易, 但最大的缺点是不能收发中文短信;而PDU模式不仅支持中文短信, 也能发送英文短信。所以此处使用PDU模式来收发短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码:7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符, 8-bit编码通常用于发送数据消息, UCS2编码用于发送Unicode字符。该模块集射频电路和基带于一体, 提供标准的AT命令接口, 为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输。

首先使用命令“AT+CMGF=0”来选择PDU模式, 比如SMSC (短信中心) 号码是+8613800471500, 对方号码是13656639676, 消息内容是:“你好”。则手机发送的PDU串是08 91 68 31 08 40 17 05 F0 11 000D 91 68 31 49 17 8790 F6 00 08 00 06 4F60597D0021。

3.2 系统程序主流程图

系统程序主流程图如图7所示, 系统先初始化, 然后检测是否设防。因为单片机利用AT指令控制GSM模块, 将数据传送出去。AT指令按照GSM模块支持的AT指令格式书写, 通过单片机的串口发送出去。所以此模块的“设防”, “撤防”则可以通过以下方式:如果模块被命令“AT+CFUN=0”设置成最小功能模式, 则关闭射频功能和SIM卡的功能, 在这种情况下, 串口仍然可以继续使用, 但是和射频功能及SIM卡功能相关的AT命令不能使用。此时为撤防状态。当模块通过“AT+CFUN=0”设置为最小功能, 模块可以通过“AT+CFUN=1”命令返回全功能模式。此时为设防状态。一旦“设防”之后, 系统正常工作。如果单片机通过热释电模块检测到有人进入, 马上通过串口发送一个高电平到GSM模块, 使模块发送 (下转第24页) (上接第3页) 短信给主人, 同时扬声器发声报警。

4 结束语

该系统有以下特色:由于该系统设置了具有“设防”和“撤防”功能, 可以避免误报;同时系统中扬声器和软件配合, 能迅速而有效地起到报警作用;另外, 借助先进稳定、成熟高效的GSM移动网络, 使得该报警系统更具智能化和集成化, 报警方式更显直观性和可靠性;最后可针对家庭的实际需要开发其他功能, 如添加摄像头等, 使系统更加完善。总之, 由于系统结构设计合理, STM32单片机与GSM模块技术应用到位, 功能电路实现较好, 系统性能良好、稳定, 较好地达到了家庭防盗要求的各项指标。而且该系统成本低、实用性和可操作性强, 有着一定的应用价值, 能得到广泛的应用和发展。

参考文献

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