基于GSM短信模塊的環境監測系統

GSM短信息的遠程環境監測站運行狀態監控系統設計方案
一、概述:
現有環境監測站點大部分都安裝在野外、機房、企業排污點等無人值守的地方，設備的運行狀態必須靠工作人員定期到現場進行檢查，這樣不僅浪費大量的人力及物力，而且因為采用定期檢查無法實時得到設備的運行狀態，一但設備出現故障，必須等到工作人員到達現場時才能發現，勢必造成一些不必要的工作失誤。解決這一問題的關鍵是如何才能夠把現場設備的工作狀態實時地反映給工作人員。北京捷麥有限公司研發的GSM短信息無線遠程監控系統為這一問題提供了一個簡單、容易執行、投入少、可靠的解決方案。

二、GSM短消息技術簡介及其特點:

短消息服務(SMS)是GSM技術應用的一項重要內容，它具有一些突出特點如：一次可傳輸140個字節的數據，數據的內容可以是字符或數字；可以在GSM網絡內端對端傳輸，還可以從GSM網絡外(如互聯網)發送短消息給一個端點站；短消息通過設在移動通信部門的短消息中心(MSC)用GSM系統的信令信道傳送，與語音信道不沖突，即使終端處在通話狀態下也可進行傳送；在短消息傳送過程中，不進行呼叫連接建立和釋放的過程；MSC具有短消息的存儲功能，在終端設備關機時，可以保持消息在一定時間內有效等。利用這些特點，及其雙向傳輸的性能，可方便地實現對于采集站設備的信息采集和遠程控制，即實現遙測和遙控。

短消息業務是GSM系統中唯一不需要建立端到端業務通道服務。點對點短消息是以任意形式的字母數字串，通過數字控制信道傳送的。空閑時占用獨立專用控制信道(SDCCH)，信息速率為782b/s；通話時占用慢速隨路控制信道(SACCH)，信道速率為383b/s。為了避免時延過長，以及對這些爭搶接入信道負荷過大，每條短消息最大幀長度為140個字節(按ASCII字符7bit編碼為160個字符)。因此可以在任何時候發送或接收短消息的傳輸協議數據單元TPDU(Transport Protocol Data Unit)， 無論話音或數據通信是否正在進行。由于公眾GSM網絡在全球范圍內實現了聯網和漫游，建立GSM系統不須再組建專用通信網絡，所以具有實時傳輸數據功能的短消息應用將可以做成傳輸各種檢測、監控數據信號和控制命令的數據通信系統，可以廣泛用于遠程監控、定位導航、個人通信終端等。

三、技術實現原理:

北京捷麥通訊有限公司結合北京環保局現有環境監測站點的實際情況及本公司研發的GSM短信息無線遠程監控系統給出一種基于GSM短信息的遠程環境監測站運行狀態監控系統設計方案。

3.1系統組成：

I 輸入輸出檢測控制單元（R4060）:

輸入輸出檢測控制單元直接與環境監測點的設備控制接點及狀態輸出接點連接，執行來自上位機或工作人員通過手機短信息發送過來的指令，以完成對環境監測點設備的控制。同時當設備運行狀態變化通過狀態輸出接點輸出信號時，輸入輸出檢測控制單元能夠主動向上位機或工作人員的手機發送報告。

3.2技術參數：

輸出結點：4路繼電器輸出， 1A/24VDC、1A/120VAC

輸入結點：4路輸入

隔離電壓：3750V

工作電壓：10～30VDC

工作溫度范圍：-40～+85 ℃

II 短信息數據傳輸模塊（GSM100）: 短信息數據傳輸模塊主要完成短信息命令的接收解碼并發送給輸入輸出檢測控制單元、同時將輸入輸出檢測控制單元返回或主動報告數據的編碼發送。
　

技術參數：

頻率：EGSM/GSM 900/1800 MHz

工作電壓：5～12DC

接口速率：可編程

接口電平：RS232、RS485、TTL可選

發射電流：＜2

工作溫度：－30～60 ℃

3.3工作原理

管理中心計算機控制：

管理中心計算機通過通信接口將控制命令按通信協議送入短信控制機GSM，GSM100將命令組合打包通過短信息方式傳輸到短信息數據傳輸模塊GSM100，GSM100將所接收的數據進行解包校驗并將完整的命令通過通信接口下傳到輸入輸出檢測控制單元R4060，R4060根據指令對監測站設備進行相應得操作，操作結果相關數據再通過通信送入GSM100，GSM100將數據組合打包再以短信息方式傳輸給YN1100短信控制機，GSM短信控制機將數據解包校驗后送入管理中心計算機，整個控制過程完成。

工作人員通過手機發送短信息控制：

工作人員用手機按格式編輯短信息發送到短信息數據傳輸模塊GSM100，GSM100將所接收的數據進行解包校驗并將完整的命令通過通信接口下傳到輸入輸出檢測控制單元R4060，R4060根據指令對監測站設備進行相應得操作，操作結果相關數據再通過通信送入GSM100，GSM100將數據組合打包再以短信息方式傳輸給工作人員手機。

監測站設備運行狀態改變報告:

當GSM100檢測到監測站設備運行狀態發生改變時，主動向主模塊發送狀態報告命令，GSM100將該命令以短信息的方式發送到管理中心計算機或工作人員手機。

四、管理中心軟件:

管理中心軟件有以下部分組成：

1、 用戶管理模塊:

用戶管理分為操作用戶管理與手機用戶管理兩種。其中操作用戶分為“超級用戶”、“受限用戶”、“普通用戶”三種，手機用戶分為“高級用戶”和“一般用戶”兩種。

操作用戶權限分為“控制”、“查詢”、“設置”三種。

手機用戶權限分為“控制”、“查詢”兩種。

以下是各用戶對應權限表：

操作用戶

權限超級用 戶受限用戶 普通用戶

控制 √ √

查詢 √ √ √

設置 √

手機用戶

權限高級用戶 一般用戶

控制 √

查詢 √ √

2、 站點設置模塊:

站點設置有兩種設置方法串口直接設置與短信息遠程設置。

站點設置相如下：

a) 設置輸入輸出檢測控制單元R4060的管理中心號碼，作為R4060接受管理中心計算機命令的監權。

b) 設置輸入輸出檢測控制單元R4060的手機用戶號碼，作為R4060接受手機用戶命令的監權。

c) 設置輸入輸出檢測控制單元R4060 4路輸入狀態改變報告信息內容。

3、站點設備控制及狀態查詢:

站點設備控制，可對輸出檢測控制單元R4060最多4路輸出接口進行操作。

站點狀態查詢，可對輸出檢測控制單元R4060路輸入狀態進行實時查詢。

3、 事件紀錄與查詢模塊:

紀錄站點設備控制及狀態查詢命令操作用戶、時間及對應的命令并可查詢。

紀錄站點設備狀態改變報告時間與內容并可查詢。

4、打印報表模塊。