GSM短信報(bào)汛技術(shù)的研究與應(yīng)用

沈超馬浩

科技推廣與應(yīng)用

GSM短信報(bào)汛技術(shù)的研究與應(yīng)用

沈超馬浩

一、短信報(bào)汛技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，隨著水利信息化的發(fā)展，水文報(bào)汛方式也發(fā)生了從有線向無線的轉(zhuǎn)變。無線通訊的方式可以基本不受環(huán)境的影響，且具有成本低、系統(tǒng)建設(shè)方便等優(yōu)勢。特別是中國移動通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為水文報(bào)汛技術(shù)的發(fā)展提供了更多的便利條件。GSM是全球移動通信系統(tǒng)（GlobalSystemfor Mobile Communications）的縮寫，是當(dāng)今全球最成熟的數(shù)字移動電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。SMS短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，是GSM系統(tǒng)中最為簡單和方便的數(shù)據(jù)通訊方式，也是發(fā)展比較成熟、運(yùn)行非常穩(wěn)定的一項(xiàng)通訊技術(shù)，在多個領(lǐng)域都取得了廣泛應(yīng)用，水文報(bào)汛方面也不例外。目前短信技術(shù)在水文報(bào)汛方面的應(yīng)用主要有以下兩類：

1.基于GSM的自動測報(bào)系統(tǒng)

基于GSM的水文自動測報(bào)系統(tǒng)是較早在水文測報(bào)上廣泛應(yīng)用的短信傳輸技術(shù)，主要是利用了移動的GSM網(wǎng)絡(luò)作為主要傳輸信道。其系統(tǒng)主要組成包含一個中心站和多個遙測站，各個遙測站采集水雨情信息，并通過終端模塊設(shè)備將數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心站。中心站設(shè)置短信接收平臺負(fù)責(zé)接收各遙測站發(fā)來的數(shù)據(jù)，完成短信息解碼和數(shù)據(jù)處理入庫。

利用自動短信方式報(bào)送水情信息的優(yōu)點(diǎn)在于：完全是自動報(bào)汛，具有較好的實(shí)時性和穩(wěn)定性，自動化程度也較高，現(xiàn)場需要有自動采集裝置，一經(jīng)設(shè)定即無需進(jìn)行人工操作；不足之處在于：數(shù)據(jù)來源于自動采集系統(tǒng)，采集系統(tǒng)必須工作可靠和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。目前水利工程現(xiàn)場采集系統(tǒng)還比較少，且各個遙測站點(diǎn)往往都建設(shè)在比較偏僻的水閘附近，開展配置和維護(hù)工作都不是很方便，這也是影響該類系統(tǒng)運(yùn)行的主要問題。

2.人工短信報(bào)汛平臺

人工短信報(bào)汛平臺的作用是將水情信息以短信方式發(fā)送至相關(guān)負(fù)責(zé)人的手機(jī)，是一種水情信息發(fā)布的方式，并能起到預(yù)警的作用。這種方式方便快捷，并可有效接入辦公自動化系統(tǒng)。但目前該類報(bào)汛系統(tǒng)主要提供短信下行的功能，即主要由短信平臺將信息發(fā)送至各個用戶的手機(jī)上，而用戶不用回復(fù)信息給平臺。

本文介紹的GSM短信報(bào)汛技術(shù)是一種人工或半人工的短信報(bào)汛方式，在安徽省淮河河道管理局經(jīng)推廣使用，效果良好。采用雙向的報(bào)汛方式，即用戶可編輯水情信息短信發(fā)送給平臺，平臺也可將水情信息以短信的方式發(fā)送給相關(guān)用戶。這種方式主要依賴于GSM網(wǎng)絡(luò)，用戶只要在有手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號的地方就可通過手機(jī)報(bào)送水情汛息或接收通知信息。這種報(bào)汛技術(shù)具有較高的靈活性，且兼顧實(shí)時性和穩(wěn)定性。

二、短信報(bào)汛技術(shù)原理與特點(diǎn)

短信報(bào)汛技術(shù)在原理上主要依賴于GSM的AT指令集技術(shù)。使用短信技術(shù)報(bào)汛的雙方是用戶手機(jī)和計(jì)算機(jī)終端（含終端模塊設(shè)備接收短信），兩者采用短信方式通訊，因此可采用AT指令來完成短信的編碼、解碼以及信息收發(fā)功能。

AT指令集是從終端設(shè)備或數(shù)據(jù)終端設(shè)備向終端適配器或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備發(fā)送的，它用一系列的指令集合實(shí)現(xiàn)了手機(jī)和計(jì)算機(jī)終端之間的短信通訊。常用的AT指令主要有以下幾條：

（1）AT+CSCA設(shè)置短信息中心號碼，具體號碼由當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商決定；

（2）AT+CMGF設(shè)置短信息格式:0 為PDU格式，1為文本格式；

（3）AT+CMGS發(fā)送一條短信息；

（4）AT+CMGR讀取一條短信息；

（5）AT+CNMI顯示新收到的短信息；

（6）AT+CMGD刪除SIM卡內(nèi)的短信息。

短信通訊編碼主要可采用AT指令的PDU模式和TEST模式兩種模式來完成。TEST模式是一種純文本方式，比較簡單，但是不適合做自定義傳輸。PDU模式表面上是一串ASCII碼，是由8位字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，或者BCD碼十進(jìn)制數(shù)組成，這種PDU串不僅包含可顯示的消息本身，還包含很多其他信息，如SMS服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號碼、回復(fù)號碼、編碼方式和服務(wù)時間等。使用這種方式進(jìn)行短消息編碼較為復(fù)雜，但可提供較為強(qiáng)大的功能。以一串實(shí)際的PDU串舉例，“00 20 80 09 0B 13 96 60 75 89 00 0B 13 66 33 54 86 40 6C 34 4F 4D 00 31 00 32 00 33 7E”中“00 20”代表所有字節(jié)的長度，是十六進(jìn)制數(shù)，2字節(jié)，高字節(jié)在前。“80”為固定字節(jié)，“09”代表方式是短消息方式?！?B”為固定分隔符，“13 96 60 75 89 00”代表發(fā)送手機(jī)卡號，“13 66 33 54 86 40”則是接收手機(jī)卡號，“6C 34 4F 4D 00 31 00 32 00 33”則為發(fā)送內(nèi)容，經(jīng)UNICODE解碼為“水位123”，“7E”為校驗(yàn)碼，至此完成短信通訊的編碼。當(dāng)水情報(bào)汛信息由手機(jī)發(fā)往模塊端時，AT指令編碼的短信會經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端的接收模塊，并通過串口與計(jì)算機(jī)通訊，經(jīng)程序解碼后即可得到實(shí)時的水情信息。而計(jì)算機(jī)終端也可采用AT指令技術(shù)對水情信息編碼，并經(jīng)過終端模塊轉(zhuǎn)發(fā)給各個手機(jī)。

三、系統(tǒng)組成

1.短信數(shù)據(jù)自動接收及處理系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)終端數(shù)據(jù)接收及處理系統(tǒng)是短信報(bào)汛技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，也是整個報(bào)汛系統(tǒng)的重要核心，主要提供了四項(xiàng)基本功能：短信數(shù)據(jù)提取，短信數(shù)據(jù)過濾，短信容錯處理，短信告警群發(fā)。

短信數(shù)據(jù)提取功能主要是系統(tǒng)通過AT指令集技術(shù)解析收到的報(bào)汛短信信息，將其中重要的原始信息提取出來并存放至內(nèi)存變量中，為下一步將信息過濾入庫做好準(zhǔn)備。短信的數(shù)據(jù)過濾和容錯處理兩項(xiàng)功能則是對提取出來短信內(nèi)容分析比較和判斷，去除錯誤信息，將準(zhǔn)確信息錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。這兩項(xiàng)功能能有效保證接收到的報(bào)汛信息的準(zhǔn)確性。短信告警群發(fā)功能可隨時將人工在計(jì)算機(jī)上輸入的水情告警信息發(fā)送到指定水情站點(diǎn)負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。

2.GSM無線傳輸模塊和GSM無線網(wǎng)絡(luò)

GSM無線傳輸模塊是接收和發(fā)送短信的核心硬件設(shè)備。模塊內(nèi)集成了C8051F020工業(yè)級單片機(jī)芯片（混合信號系統(tǒng)級芯片）和Siemens MC39I工業(yè)級GPRS/GSM模塊。C8051F020具有豐富的片上硬件資源及高速運(yùn)算速度，可以和計(jì)算機(jī)串口輸出信號通訊。Siemens MC39I工業(yè)級GPRS/GSM模塊提供了無線GSM通訊功能。GSM無線網(wǎng)絡(luò)則提供了傳輸?shù)男诺?。三者共同筑成了手機(jī)和計(jì)算機(jī)終端之間的通訊橋梁。

3.手機(jī)終端設(shè)備

完成短信數(shù)據(jù)自動接收及處理系統(tǒng)的建設(shè)以及傳輸網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)之后，系統(tǒng)只需要一部具有發(fā)送短信功能并且加入GSM網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)水情信息的收發(fā)。具有短信功能的手機(jī)均配置有短信收發(fā)模塊，用戶可編輯水情短信經(jīng)由GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至計(jì)算機(jī)終端中心號碼，也可接收計(jì)算機(jī)終端發(fā)來的短信。

4.短信報(bào)汛技術(shù)應(yīng)用

安徽省淮河河道管理局每天需要完成其所管理的下屬100多個水位觀測點(diǎn)的水情信息測報(bào)工作，傳統(tǒng)的報(bào)汛技術(shù)無法高效滿足其需求，目前已使用GSM短信報(bào)汛技術(shù)來完成短信報(bào)汛工作。各下屬單位的水位觀測負(fù)責(zé)人可通過手機(jī)將每日觀測的水情數(shù)據(jù)以短信方式發(fā)送至省局，省局服務(wù)器實(shí)現(xiàn)水情信息的自動接收入庫并在網(wǎng)上定時發(fā)布，用戶可登錄省局水情網(wǎng)站查詢當(dāng)日以及歷史水情信息。整套系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了高效的自動化管理，還能保證報(bào)汛信息的實(shí)時性、準(zhǔn)確性、完整性和可靠性。

四、結(jié)語

短信報(bào)汛技術(shù)利用移動GSM網(wǎng)絡(luò)平臺提供的短消息服務(wù)，結(jié)合無線通信技術(shù)應(yīng)用于水情報(bào)汛工作，較好地實(shí)現(xiàn)了水情信息的短信報(bào)送、數(shù)據(jù)接收、處理和網(wǎng)上發(fā)布，不僅大大提高了報(bào)汛工作效率，也保證了報(bào)汛數(shù)據(jù)的實(shí)時性和準(zhǔn)確性。特別對于一些中小型涵閘，現(xiàn)場沒有水情自動監(jiān)測設(shè)施，可借助該項(xiàng)技術(shù)通過人工輔助手段較好地實(shí)現(xiàn)水情信息的報(bào)送

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 233000）