SMS在远程监控系统中的应用

1 引言

　　近年来，远程监控技术备受人们关注，尤其在设备的性能监测和故障诊断领域都得到了广泛的应用。目前使用较多的是基于Internet, PSTN公用电话网或者现场总线网络的有线数据传输方式。但是在最近几年，随着数字无线通信技术的成熟，远程监控技术进入一个新的发展阶段。GSM网是目前我国应用范围最广的数字移动通信系统，短消息SMS( Short Message Service)作为GSM通信网络的一项基本业务，能够有效的完成信息的远程传输，已广泛应用于各种远程监控系统中。

　　SMS短消息服务是GSM系统中提供的一种GSM终端(手机)之间，通过服务中心(Service Center)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。利用短消息进行通信，不仅信号较稳定，无同频干扰，而且具有保密性好，价格低廉等优点，因此，目前国内外一些公司对采集点分散且相距较远的远程监控系统均采用了短消息的通信方式。
　　2 基于SMS远程监控系统传输方案

　　在笔者实际开发的变压器红外远程报警装置中，就利用了短消息实现远程通信。该远程报警装置主要用于电力系统中的变压器防盗报警。在远程监控系统设计中，根据系统需要实现远程报警的功能，远程监控系统的总体结构主要由现场控制设备（下位机），远程通信，监控中心（上位机）三部分组成，其中远程通信，采用短消息SMS完成数据的远程传输，整个系统结构框图如图1所示。

　　下位机采用嵌入式微处理器ARM来控制和采集设备的运行参数、报警信息，并以短消息的方式通过GSM网络发送给上位机，上位PC机通过GSM网络接收短信，对数据进行整理和分析并以短消息方式发出控制命令，微处理器ARM接受控制命令对设备进行调整。



[align=center]图1 远程监控系统结构图[/align]
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[align=left]　　3 实现SMS收发的硬件电路

　　短信收发电路的核心硬件是无线通信模块，目前，国内已经开始使用的手机模块有Falcom的A2D系列、Wavecome的WM02系列、西门子的TC35系列、中兴的ZXCM18系列等，其中西门子TC35系列模块性价比很高。本设计选用的是西门子TC35系列的TC35I，功能与TC35兼容并且具有国内的无线电设备入网证，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35I与GSM 2/2+兼容、双频(GSM900 /GSM1800)、RS232数据口。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的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，方便用户的应用开发及设计。

　　为实现TC35I能够完成系统短信收发功能，它的外围电路设计如图2，包含六个部分：电源电路、开机启动电路、关机电路、SIM卡电路、工作状态指示电路和数据输入/输出电路。TC35I通过RS232串口与处理器连接，微处理器(微机)通过RS232串口向TC35I发送AT命令，可以控制模块进行设置，拨号以及模块的短信收发。[/align]



[align=center]图2 手机模块的外围电路[/align]
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[align=left]　　4 AT指令和SMS收发过程

　　短消息的接收和发送（手机模块的工作），主要是微处理器ARM或上位PC机通过串口向手机模块发送AT指令来控制完成的。GSM AT指令集由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的。GSM AT指令集包含对SMS的控制。[/align]
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[align=left] 4.1 AT指令

　　TC35提供的命令接口符合GSM07.05中定义的AT指令，提供了移动平台与数据终端之间的通用接口。在手机模块收到网络发来的短消息时，能通过串口发送指示，数据终端设备也可以向手机模块发送各种命令。表1列出了一些常用的与SMS相关的GSM AT指令。
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[align=center]表1与SMS相关的AT指令[/align]



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[align=left]　　4.2 SMS收发过程

　　根据GSM 07. 05的定义，AT指令对短消息的发送和接收共有三种模式:Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。PDU模式不仅支持英文短消息也能发送中文短消息，由于要发送汉字信息，因此采用AT指令的PDU模式。实现短信收发的基本过程如下：

　　(1) TC35i初始化

　　AT+CMGF=0<CR>；设置PDU编码模式

　　AT+CNMI=1.1.2<CR>；设置短消息到来自动提示

　　AT+CMGD=<index><CR>；将所有位置的消息删除，准备接收

　　(2)发送消息过程

　　1) AT+CMGS=<Len_ char><CR>；设置发送数据长度;

　　2) 接收到“>”符号后开始发送短消息格式帧，以ASCII码“1A”结束。格式帧中包含短消息服务中心地址、对方地址、消息生命周期以及需传输的数据内容等。

　　(3)接收消息过程[/align]
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[align=left] 1) MCU接收到新短消息信号后，发出读取消息指令:

　　AT+CMGR=<index><CR>；

　　2)TC35i将返回短消息格式帧，包含对方地址，短消息服务中心地址，数据内容，以及消息发送的时间等。程序从消息帧中分解出需要传输的数据。

　　3)从SIM卡读出消息并处理后，要将其删除:[/align]
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[align=left] AT+CMGD=<index><CR>；[/align]
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[align=left] 5 SMS收发的软件设计

　　系统程序软件设计的重点在于处理器的编程。微处理器通过串口向TC35发送不同的AT指令，能完成多种功能，如网络登录、读取SIM卡上电话号码、发送SMS消息、接收SMS消息等。其主程序流程如图3所示。

　　其中，初始化的工作包括设置串口速率、无线网络登陆以及设置短信模式为PDU模式。由于在GSM标准中，中文编码采用的是Unicode编码，而不是目前国内常用的GB-2312编码，故还需要进行中文编码的转换，才能显示汉字字型。因此PDU编码不仅包括按PDU的编码规则产生PDU串，还包括Unicode编码与GB-2312编码之间的相互转换。[/align]



图3软件流程图
　　6 结束语

　　　使用GSM网SMS作为远程通信的实现技术，克服了传统通信方式的缺点，提高了通信的稳定性，方便了系统扩展，简化了控制，并且能够实现多个手机模块并行工作，大大提高了系统的性能。这种模式能够方便地为各种规模的企业和单位搭建起一个廉价、方便的通信平台，为建立远程监控系统提供了有效的途径。
　　参考文献
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