基于GSM短信模块的环境监测系统

一、概述:

　　现有环境监测站点大部分都安装在野外、机房、企业排污点等无人值守的地方，设备的运行状态必须靠工作人员定期到现场进行检查，这样不仅浪费大量的人力及物力，而且因为采用定期检查无法实时得到设备的运行状态，一但设备出现故障，必须等到工作人员到达现场时才能发现，势必造成一些不必要的工作失误。解决这一问题的关键是如何才能够把现场设备的工作状态实时地反映给工作人员。北京捷麦有限公司研发的GSM短信息无线远程监控系统为这一问题提供了一个简单、容易执行、投入少、可靠的解决方案。

二、GSM短消息技术简介及其特点:

　　短消息服务(SMS)是GSM技术应用的一项重要内容，它具有一些突出特点如：一次可传输140个字节的数据，数据的内容可以是字符或数字；可以在GSM网络内端对端传输，还可以从GSM网络外(如互联网)发送短消息给一个端点站；短消息通过设在移动通信部门的短消息中心(MSC)用GSM系统的信令信道传送，与语音信道不冲突，即使终端处在通话状态下也可进行传送；在短消息传送过程中，不进行呼叫连接建立和释放的过程；MSC具有短消息的存储功能，在终端设备关机时，可以保持消息在一定时间内有效等。利用这些特点，及其双向传输的性能，可方便地实现对于采集站设备的信息采集和远程控制，即实现遥测和遥控。

　　短消息业务是GSM系统中唯一不需要建立端到端业务通道服务。点对点短消息是以任意形式的字母数字串，通过数字控制信道传送的。空闲时占用独立专用控制信道(SDCCH)，信息速率为782b/s；通话时占用慢速随路控制信道(SACCH)，信道速率为383b/s。为了避免时延过长，以及对这些争抢接入信道负荷过大，每条短消息最大帧长度为140个字节(按ASCII字符7bit编码为160个字符)。因此可以在任何时候发送或接收短消息的传输协议数据单元TPDU(Transport Protocol Data Unit)， 无论话音或数据通信是否正在进行。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立GSM系统不须再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将可以做成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，可以广泛用于远程监控、定位导航、个人通信终端等。

三、技术实现原理:

　　北京捷麦通讯有限公司结合北京环保局现有环境监测站点的实际情况及本公司研发的GSM短信息无线远程监控系统给出一种基于GSM短信息的远程环境监测站运行状态监控系统设计方案。

3.1系统组成：

I 输入输出检测控制单元（R4060）:

　　输入输出检测控制单元直接与环境监测点的设备控制接点及状态输出接点连接，执行来自上位机或工作人员通过手机短信息发送过来的指令，以完成对环境监测点设备的控制。同时当设备运行状态变化通过状态输出接点输出信号时，输入输出检测控制单元能够主动向上位机或工作人员的手机发送报告。

3.2技术参数：

输出结点：4路继电器输出， 1A/24VDC、1A/120VAC

输入结点：4路输入

隔离电压：3750V

工作电压：10～30VDC

工作温度范围：-40～+85 ℃

　　II 短信息数据传输模块（GSM100）: 短信息数据传输模块主要完成短信息命令的接收解码并发送给输入输出检测控制单元、同时将输入输出检测控制单元返回或主动报告数据的编码发送。
　

技术参数：

频率：EGSM/GSM 900/1800 MHz

工作电压：5～12DC

接口速率：可编程

接口电平：RS232、RS485、TTL可选

发射电流：＜2

工作温度：－30～60 ℃

3.3工作原理

管理中心计算机控制：

　　管理中心计算机通过通信接口将控制命令按通信协议送入短信控制机GSM，GSM100将命令组合打包通过短信息方式传输到短信息数据传输模块GSM100，GSM100将所接收的数据进行解包校验并将完整的命令通过通信接口下传到输入输出检测控制单元R4060，R4060根据指令对监测站设备进行相应得操作，操作结果相关数据再通过通信送入GSM100，GSM100将数据组合打包再以短信息方式传输给YN1100短信控制机，GSM短信控制机将数据解包校验后送入管理中心计算机，整个控制过程完成。

工作人员通过手机发送短信息控制：

　　工作人员用手机按格式编辑短信息发送到短信息数据传输模块GSM100，GSM100将所接收的数据进行解包校验并将完整的命令通过通信接口下传到输入输出检测控制单元R4060，R4060根据指令对监测站设备进行相应得操作，操作结果相关数据再通过通信送入GSM100，GSM100将数据组合打包再以短信息方式传输给工作人员手机。

监测站设备运行状态改变报告:

　　当GSM100检测到监测站设备运行状态发生改变时，主动向主模块发送状态报告命令，GSM100将该命令以短信息的方式发送到管理中心计算机或工作人员手机。

四、管理中心软件:

管理中心软件有以下部分组成：

1、 用户管理模块:

　　用户管理分为操作用户管理与手机用户管理两种。其中操作用户分为“超级用户”、“受限用户”、“普通用户”三种，手机用户分为“高级用户”和“一般用户”两种。

操作用户权限分为“控制”、“查询”、“设置”三种。

手机用户权限分为“控制”、“查询”两种。

以下是各用户对应权限表：

操作用户

权限超级用 户受限用户 普通用户

控制 √ √

查询 √ √ √

设置 √

手机用户

权限高级用户 一般用户

控制 √

查询 √ √

2、 站点设置模块:

站点设置有两种设置方法串口直接设置与短信息远程设置。

站点设置相如下：

a) 设置输入输出检测控制单元R4060的管理中心号码，作为R4060接受管理中心计算机命令的监权。

b) 设置输入输出检测控制单元R4060的手机用户号码，作为R4060接受手机用户命令的监权。

c) 设置输入输出检测控制单元R4060 4路输入状态改变报告信息内容。

3、站点设备控制及状态查询:

站点设备控制，可对输出检测控制单元R4060最多4路输出接口进行操作。

站点状态查询，可对输出检测控制单元R4060路输入状态进行实时查询。

3、 事件纪录与查询模块:

纪录站点设备控制及状态查询命令操作用户、时间及对应的命令并可查询。

纪录站点设备状态改变报告时间与内容并可查询。

4、打印报表模块。