（信号与信息处理专业论文）基于gsm的远程水情采集系统数据管理中心的设计.pdf

基于g s m 的远程水情采集系统数据管理中心的设计 摘要 当前，现代通信技术、计算机网络和信息技术等的数据采集系统 已广泛地应用到测量、监测、控制、诊断、科学试验等各个领域中。 基于g s m 网络的短消息业务也已经成熟，g s m g p r s 网络提供了完 善的数字通信平台，对于水利水情远程监测有极大的应用价值。 本文研究了远程水情数据采集监测技术在河套灌区应用的概况， 提出了利用g s m 对河套灌区进行远程监测系统的技术方案，并设计了 一种基于g s m 的灌区水情远程数据采集系统。 该系统主要包括两个部分：数据采集管理中心和远端水情数据采 集终端，本文主要研究数据采集管理中心的设计及其软件的开发。数 据采集管理中心由g s m 通信模块、采用v b 高级程序语言开发的管理 软件模块和后台数据库等组成。p c 机将g s m 通信模块与其r s - 2 3 2 串口相连，通过a t 指令控制g s m 模块对短消息的发送与接收，并将 接收到的数据信息存放到计算机的数据库中，运用m i c r o s o f ta c c e s s 进行数据管理备存储、查询以及对数据进行分析和处理，生成相关的 报表及图表，完成相关处理。 关键词：g s m 通信模块，a t 指令，v b ，s m s g a t c 控件 内蒙古大学硕士学位论文 d e s i g no fd a t am a n a g e m e n tc e n t e ro fr e m o t ed a t a a c q u i s i t i o ns y s t e mo fw a t e r s i t u a t i o n b a s e do n g s m a b s i r a c i p r e s e n t l y ，t h em o d e mc o m m u n i c a t i o n , t h ec o m p u t e rn e t w o r ka n dt h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n ds oo nt h ed a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mw i d e l yh a s a p p l i e dt h es u r v e y , t h em o n i t o r , t h ec o n t r o l ，t h ed i a g n o s i s ，t h es c i e n c e e x p e r i m e n ta n ds oo ni ne a c hd o m a i n a l r e a d yw a sa l s om a t u r eb a s e do n t h eg s mn e t w o r ks h o r tm e s s a g es e r v i c e ，t h eg s m g p r sn e t w o r kh a s p r o v i d e dt h ep e r f e c td i g i t a lc o m m u n i c a t i o np l a t f o r m , h a dt h ee n o r m o u s a p p l i c a t i o nv a l u er e g a r d i n gt h ew a t e rc o n s e r v a t i o ns t a t eo ft h ew a t e r l o n g - d i s t a n c em o n i t o r t h i sa r t i c l eh a ss t u d i e dt h el o n g - d i s t a n c es t a t eo ft h ew a t e rd a t a a c q u i s i t i o nm o n i t o rt e c h n o l o g yi nt h eh et a ni r r i g a t i o na r e aa p p l i c a t i o n s u r v e y , p r o p o s e dc a r r i e s0 1 1t h el o n g - d i s t a n c em o n i t o rs y s t e mu s i i l gg s m t ot h eh et a oi r r i g a t i o na r e at h et e c h n i c a lp l a n ，a n dh a sd e s i g n e do n ek i n d b a s e do nt h eg s mi r r i g a t i o na r e as t a t eo ft h ew a t e rl o n gr a n g ed a t a g a t h e r i n gs y s t e m t h i s s y s t e m m a i n l y i n c l u d e st w o p a r t s ：d a t aa c q u i s i t i o n a d m i n i s t r a t i v ec e n t e ra n df a r - e n ds 忱o ft h ew a t e rd a t aa c q u i s i t i o n t e r m i n a l ，t h i sa r t i c l em a i nr e s e a r c hd a t aa c q u i s i t i o na d m i n i s t r a t i v ec e n t e r d e s i g na n d i t ss o f t w a r ed e v e l o p m e n t t h ed a t aa c q u i s i t i o na d m i n i s t r a t i v e c e n t e rb yt h eg s mc o m m u n i c a t i o nm o d u l eu s e st h ev bh i g h - l e v e l p r o g r a ml a n g u a g ed e v e l o p m e n tt h em a n a g e m e n ts o f t w a r em o d u l ea n dt h e b a c k s t a g ed a t a b a s ea n ds oo ni sc o m p o s e d p cm a c h i n ei ft h er s - 2 3 2 s t r i n gm o u t hi sc o n n e c t e dt h eg s mc o m m u n i c a t i o nm o d u l e ，t h r o u g ha t t h ec o m m a n dc o n t r o lg s mm o d u l et ot h es h o r tn e w st r a n s m i s s i o na n dt h e r e c e i v e ，t h ed a t am e s s a g ew h i c ha n dr e c e i v e sd e p o s i t st oi nt h ec o m p u t e r d a t a b a s e ，c a r r i e so nt h ed a t am a n a g e m e n tu s i n gm i c r o s o f ta c c e s st o p r e p a r et h em e m o r y ，t h ei n q u i r ya sw e l la st h el o g a r i t h ma c c o r d i n gt o 内蒙古大学硕七学位论文 c a r r i e so nt h ea n a l y s i sa n dp r o c e s s i n g ，p r o d u c e st h er e l a t e dr e p o r tf o r ma n d t h eg r a p h , c o m p l e t e sc o r r e l a t i o np r o c e s s i n g k e y w o r d s ：g s mc o m m u n i c a t i o nm o d u l e ，a tc o m m a n d s ，v b ， s m s g a t ec o n t r o l 内蒙古大学硕士学位论文 第一章绪论 本论文得到内蒙古自治区高等学校科研项目资助。 内蒙古河套灌区位于内蒙古自治区巴彦淖尔市南部，是一个以引黄河水灌溉为主的特 大型灌区，总土地面积1 6 7 9 3 万亩，是我国第三大灌区。对于这样广阔面积灌区的水情数 据，采用人工测报或者采用有线方式监测水情，存在着大量问题，例如数据不准确、反映 水位、水流量数据不及时等，凸显维护成本高、管理不便的缺点。因此不能充分有效地利 用水资源，造成时间上的延误和经济上的浪费，因此利用现代化的通信手段科学对水资源 进行测控、管理和调配，并且使用计算机管理系统来实现对灌区水位、流量等数据的采集 与监测，并在数据管理中心上位机上进行的存储、查询、打印等，从而充分有效地利用水 资源，合理用水，提高管理水平，取得更高的效益。 图i - i内蒙古河套灌区水文概况图 f i g 1 - ii n n e rm o n g o l i a nh et a oi r r i g a t i o na mh y d r o l o g ys u r v e yc h a g g g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 系统，即全球移动通信系统。由于 g s m 短消息技术具有覆盖面广、标准化程度高、组网灵活、运营成本低、信号传输快捷可 靠、安装简便，防雷与抗干扰性能好的特点，在我国水情测报领域具有广阔的应用前景， 是我国水情监测设备改型换代较为理想的新型技术。在本文中，就采用g s m 短消息对灌 区的水位高度通过数据采集进行遥测。利用g s m 短消息技术具有覆盖面广、运营成本低、 信号传输快捷可靠、安装简便等的特点，更加有效地实现对灌区水情的监测。 本文利用基于g s m 网的法国w a v e c o m 公司的手机通信模块w i s m 0 2 c 及短消息 ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) ，设计了一套灌区水情数据无线采集与控制系统，且重点阐述了 该系统的数据管理中心的软件设计方案 内蒙古大学硕士学位论文 1 1 系统开发背景 1 1 1 移动通信的飞速发展 近年来，移动通信在全球范围内迅猛发展，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。 现有的第二代移动通信系统到目前为止已经相当成熟，到2 0 0 6 年3 月末，我国已经有移 动用户4 0 9 多亿，互联网用户也已经超过l 亿户。随着移动通信技术、互连网技术和计算 机技术的飞速发展，移动通信已经不在局限于单纯的话音通信，把移动和m 结合起来已经 成为不可阻挡的趋势，于是提出了第三代移动通信系统的概念，其核心是宽带、高速率、 多媒体，并且移动通信和因特网在移动环境下提供服务是其主要业务特征，它将使人们的 生活方式发生巨大变化，生活的自由度将会空前增加i l j 【2 j 。 1 1 2 远程监测数据采集技术的现状与发展 远程数据采集系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现 场的运行设备实现数据采集、设备控制、测量以及参数调节等各项功能，与计算机软件、 通信、自动化、数据库、网络等技术的发展紧密相关。远程数据采集系统的通信技术是制 约其应用范围的最主要的因素，在很多情况下，通信条件的好坏直接决定数据采集系统的 功能，而g s m g p r s 技术发展成熟到能够应用为远程数据采集系统提供了一种新的通信 方式。从g s m g p r s 技术的特点我们看出，它具有网络覆盖范围广，数据带宽宽，适应 性强的优点，可以大大地提高远程数据采集系统。目前一般远程数据采集系统受外界干扰、 通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等不足，且需申请占用频率资 源，这在许多地区难以做到。而g s m g p r s 网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断 扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，为远程数据采集系统提供了快速、廉价的最 佳数据传输解决方案i “。 远程监测是利用计算机、测量仪表、远程通信设备对遥远现场的数据进行监控、测量、 采集，例如，电力系统中发展的远程抄表、水情部门应用的远程水文信息采集等( 详细系 统图见下面图1 - 2 、1 3 等) 。随着g s m 等新型无线网络的发展，基于g s m 、c d m a 等无 线移动网络的远程监测技术逐步壮大，成为远程监测领域的新宠h 】【5 1 。 园_ 威 图1 - 2g s w 自动水文监测系统 f i g 1 2g s m a u t o m m i ch y d r o l o g i 嚣m o n i t o rs y s t e m 内蒙古大学硕士学位论文 随着通信技术的发展，特别是g s m 通信技术的发展，为应用公共通信信道进行短数据 传输提供了简捷快速的技术手段，由此为满足短数据传输的建设周期大大缩短，与此同时 通信终端设备的体积和成本大大下降，已经成为水文信息传输专用通信网的替代方式。 g s m 系统有着有线通信载体和常规无线通信难以媲美的优点，因此，基于g s m 的远程监测 监控系统正逐步得到广泛应用。传统的监控往往存在诸多的问题：成本高、效率的、安全 性能不良、维护不方便。而基于g s m 的远程监测系统较好地克服了这些不足，通过现有的 移动通信网络，非常方便地建立起种快捷有效的监测系统。 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e ) 是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、 用户最多、应用最广的一种系统。我国已建成了覆盖全国的g s m 数字蜂窝移动通信网。利 用它所提供的多种数据业务，可以利用g s m 进行远程监测。在工业现场布置各种仪表和监 测站进行数据采集，通过现场总线把现场采集到的各种信息数据汇总到现场的监控工作 站，该工作站作为下位机。远程监控终端作为上位机可以通过指令主动呼叫，或者下位机 主动向远程上位机主动机发出现场数据。利用现代计算机、电子测量和通信网络等技术为 水电段进行技术改造，对灌区水情等实行基于g s m 的远程在线监测和管理，自动进行数据 记录和管理，可以达到单人甚至无人管理的生产目的。基于g s m 的远程监测依仗其前沿的 技术和显而易见的优点正逐步发展壮大，具有非常广阔的应用前景 6 h 9 ；。 o 络 隳息圃 矿 吃一圈一压圃 、瞄_ _ 压幽 图1 - 3g p r s 城市供水调度监控系统 f i g 1 - 3g p r sc 埘w a t e rs u p p l yd i s p a t c hs u p e r v i s o r ys y s t e m 1 2 课题设计的目的和意义 我们从上节得知，数据采集系统是现代测控的基础，用于获取各种现场测量数据。在 计算机控制系统或计算机信息管理系统中，需要采集各种信息并将其送入计算机内进行处 理。因此作为获取信息的重要工具，数据采集系统目前正广泛地用于生产、科研的各个领 域。数据采集系统由信息转换、数据通信和信息处理三部分组成，其中数据通信系统是其 中最重要的组成部分，本文对这一部分的软件应用将进行重点讨论 随着通讯事业的发展，我国已建成了覆盖全国的g s m 数字蜂窝移动通信网，g s m 网 络中重要发展的g p r s 网络也已经投入使用，所以，本课题提出并设计了基于g s m 网络 的通信灌区水情远程数据采集系统及其软件开发。采用g s m g p r s 无线通信方式，实现 灌区远程数据采集系统，使得系统应用更灵活、并且大大降低了成本。 内蒙古大学硕士学位论文 第二章g s m 通信技术的介绍 2 1g s m 短消息业务的简述【1 0 】1 ”】 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 系统，即全球移动通信系统，是由欧 洲开发的目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。 g s m 系统有防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受 干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等特点。目前我国已建成了覆盖全国的g s m 数字蜂窝移动通信网，是公众陆地移动通信的主要方式。基于g s m 的短信息服务，是一 种在移动网络上传送简短信息的无线应用。g s m 的短消息业务s m s ( s h o r tm e s s a g e s e r v i c e ) 作为g s m 数字蜂窝移动通信网络的主要电信业务，通过无线控制信道进行传输， 经短消息业务中心完成存储和前转功能。它不用拨号建立连接，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发送给最终的信宿。传送短消息业务 的控制信道为专用控制信道( d c c h ) 。短消息业务可以使网络端知道被叫方是否已经收到 短消息，如若传送失败，网络就会保留所传的消息，一旦网络发现被叫方能被叫通时，消 息能被重发以确保被叫方能收到，因此短消息业务是比较可靠的。 目前，g s m 模块可广泛用于遥控、遥测、工业数据采集系统、防盗报警、交通运输监 控管理、广告信息发布等无线网络。由于g s m 短消息技术具有覆盖面广、标准化程度高、 组网灵活、运营成本低、信号传输快捷可靠、安装简便，防雷与抗干扰性能好的特点，在 我国水情测报领域具有广阔的应用前景，是我国水情监测设备改型换代较为理想的新型技 术。在本论文中，就采用g s m 短消息对灌区的水位高度通过数据采集进行遥测。 g s m 网络是国内覆盖范围最广。应用最普遍的无线通信网络。主要利用其短消息业务 ( s m s ) 实现上述功能，s m s 是通过g s m 网的控制信道传输用户分组信息的一种增值服 务，经短消息业务中心完成存储和前转功能，特别适合信息量不大的业务数据，它使用g s m 网的公共控制信道，通话期间不影响短消息的传输。短消息业务的优点是传输速度快，单 个数据传输价格便宜，不占用话音；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，实现遥控、遥测等。 因此，通过g s m 网的短消息作为一种数据传输模式，具有网络覆盖面广、用户投资 小、运营费用少的优点，对于监控采集点分散，覆盏面广、监控点不固定、实时性要求较 低的监控采集系统具有无可比拟的优势。 2 1 1 短消息业务 短消息( s h o r t m e s s a g e ，简称s m ，俗称短信) 是通过g s m 移动通信网络来传输的有 限长度的数字或者是文本信息。短消息的工作流程及其业务系统如图2 一l 所示。 内蒙古大学硕士学位论文 图2 - 1 短消息工作工程及其业务系统 f i g 2 - 1s h o r tm e s s a g ew o r kp r o j e c ta n di t so p e r a t i o n a lc h a n n e l 在上图2 1 中，s m e ( 短消息实体) 可以是一个g s m 终端( 如手机、p d a 等) 、一台 具备g s m 终端功能的微型计算机或者服务器。每一个s m e 都有一个唯一的网络地址( 一 般表现为移动电话号码) ，作为该设备的识别号，用来定位区别该设备。 短消息业务可以分为点到点和小区广播两种。对于大多数g s m 用户来说，最主要的 应用的业务就是点到点的短消息业务，它将一条短消息从一个s m e 发送到另一个s m e ， 具体的过程( 如上图所示) 是： ( 1 ) 发送短消息实体s m e 编辑短信内容，指定s m s c ( s h o r t m e s s a g e s e r v i c e c e n t e r 短消息服务中心) 和目的s m e 地址，通过b t s ( b a s i ct r a n s c e i v e rs u b s y s t e m 基本收发机子 系统) 和b s c ( b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r 基站控制器) ，将短消息送到指定的s m s c ( 短消息 服务中心) 。 ( 2 ) s m s c 收到短消息之后，对其合法性进行检查，告知发送s m e 接受状况。结束 与发送s m e 之间的短消息传送过程。 ( 3 ) s m s c 通过m s c ( m o b i l es y s t e mc e n t e r 移动交换中心) 试图将接受的s m 短消 息转发到目的地的短消息实体s m e 。如果发送成功，则结束整个短消息传送过程；如果发 送失败，则将该短消息存储在短消息服务中心的服务器用户数据库里。等待恰当的时机再 次转发。如果在限定的时间里( 常见为2 4 个小时，也有更长的) 仍旧不能顺利转发的话， 则从数据库中删除该短信，从而做到节省数据库资源空间，由此，结束整个短消息的传输 过程。 2 1 2 短消息的编码方法1 町巾。1 2 1 2 1 英文字符编码方法 短消息s m s 通过g s m 信令信道传输，协议( s m - - a l ) 规定：一条短消息的用户数 据( r p u p ) 能够包含1 4 0 个字节的数据。目前，共有三种模式来收发短消s m s ：t e x t m o d e 、b l o c km o d e 、p d um o d e ，其中b l o c km o d e 已经不使用了，而t e x tm o d e 是用来发送a s c i i 纯文本的。在p d u 模式中，可以采用三种编码方式来编码要发送的内 容，分别是7 - - b i t 编码( u r f7 ) 、8 一b i t 编码( u t f8 ) 、1 6 一b i t 编码( u n i c o d e ) 7 一b i t 编码用于发送普通的a s c i i 字符；8 一衄编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃 声等；而1 6 - b i t 编码用于发送u n i c o d e 字符。其中7 - b i t 方式的编、解码方法如下： 内蒙古大学硕士学位论文 ( 1 ) u 1 1 p 7 模式： s m s 信息是以8 b i t s 字节序列传送的，且g s m 只支持0 x 0 00 x 7 f1 2 8 个a s c i i 码值 的字符，因这些值的最高位均为o ，所以它们只需7 b i 乜即可定义，为了满足s m s 对发送 信息的要求，采用将7 b i t sa s c i i 码值转换为8 b i t s 码值的方法，对所要发送的短信息进行 编码。在收到短信息后，首先要对收到的短信息进行解码，将发送时的8 b i t s 码值恢复为 7 b i t s a s c i i 码值，复原出发送时输入的信息。当采用t o i t 编码时，一条短消息可以传送1 6 0 个英文字符：如果采用8 b i t s 编码的话，则一条短消息可以传送1 4 0 个英文字符；如果要采 用1 6 b i t s 编码的话，一条短消息只能传送7 0 个中文字符。 u r f 7 用于处理普通a s c i i 字符，主要普通a s c i i 的二进制编码最高位一般为0 。在 l r r f 7 下处理a s c i i 字符的时候需要处理补位。补位规则：将后一字节的从尾取位补在前 一字节的头，补满8 位 ( 2 ) u t f 8 模式：主要用于处理图片和铃声。 ( 3 ) u n i c 0 d e ( u s c 2 ) 模式： 可用于处理二字节字符，如中文。一个中文字将分为= 个字节，且每个字节都为8 位， 无需补位，但需要进行奇偶换位。对于a s c i i 字符也将分为二个二字节字符，一个字节为 0 0 0 0 0 0 0 0 。 假设要发送短消息的内容为。h e l l o h e l l o ”，是由l o 个字符组成，每一个字符用7 b i t s 表示时称为七位字节，若要传送此短消息，这些七位字节需要转换成八位字节。缺省的g s m 字符集为7 位编码，可以理解为a s c i i 码( a s c i i 值小于8 0 h e x ，因此，b i t 8 被忽略) ， 依次将下一个7 位编码的后几位逐步移至前面，形成新的8 位编码，参见表2 l ： 表2 - 17 b i t s 敷据译为8 b i t s 字节的实现过程 t a b 2 lt h e7 b i t sd a t at r a n s l a t e si st h e8 b i t sb y t er e a l i z a t i o np r o c e s s 可以看出，英文短消息的编码方法是把第二个七位的最右边的位加到第一个七位上就 形成了一个八位。把这个位插入到最左边产生1 + 1 1 0 1 0 0 0 = 1 1 1 0 1 0 0 0 ( e 8 ) ，第二个字符 的最右边的位随后就被销毁，所以第二个七位字符需要第三个字符的两位才能产生一个 8 b i t s 字节。这个过程一直进行下去，直到产生如下的八位字节e 83 29 bf d4 69 7d 9e c3 7 。 2 1 2 2 汉字字符编码方法 中文短消息的编码实现较简单，只需将g b 2 3 1 2 的中文编码转换为代码页为c p 9 3 6 的 u n i c o d e 编码即可，见表2 - 2 。在1 9 8 0 年前，尚无任何国际标准来定义如何扩展u s - a s c i i 编码，以便非英语国家的用户使用。很多i t 厂商发明了自家的编码，并且使用了难以记忆 的数目来标识，例如c p 9 3 6 代表简体中文。 内蒙古大学硕士学位论文 表2 - 2 中文编码的实现过程 t a b 2 - 2c h i n e s ee n c o d e dr e a l i z a t i o np r o c e s s g b 2 3 1 2 编码u n i c o d e 编码 字符g b 2 3 1 2 编码u n i c o d e 编码 ( b u n ) ( 代码页为c p 9 3 6 ) d 61 1 0 l0 1 1 00 1 0 0 1 1 1 04 e 由 d o1 1 0 l0 0 0 0o o l o l l o l2 d c e1 1 0 0 l l l o0 1 1 00 1 0 l6 5 文 c 41 1 0 00 1 0 01 0 0 00 l l l8 7 b 6l o l l0 l l o0 1 l l0 l l l7 7 短 c c1 1 0 0 1 1 0 01 1 1 0 1 1 0 1e d c f1 1 0 0 l l l l0 1 1 0 1 1 0 16 d 消 f bl l l l1 0 1 l1 0 0 01 0 0 08 8 c f1 1 0 0 1 1 l lo l l 0 0 0 0 06 0 息 a 21 0 1 0 0 0 l o0 1 1 0 l l l l6 f 2 2a t 指a 【1 9 l 懈l a t 即( a t t e n t i o n ) ，a t 命令集是从t e ( t e r m i n a le q u i p m e n t ，终端设备) 或d t e ( d a t a t e r m i n a l e q u i p m e n t ，数据终端设备) 向t a ( t e r m i n a l a d a p t e r ，终端适配器) 或d c e ( d a t a c i r c u i tt e r m i n a t i n ge q u i p m e n t ) 发送的。通过t a ，t e 发送a t 命令来控制m s ( m o b i l e s t a t i o n ，移动基站) 的功能与g s m 网络业务进行交互 手机一般都有提供对g s ma t 指令集的支持。主要的移动电话生产厂商诺基亚、爱立 信、摩托罗拉和惠普共同为g s m 研制了一整套a t 命令，其中包含对短消息s m s 的控制。 与我们讨论的短消息收发有关的规范主要包括g s m0 3 3 8 、g s m0 3 4 0 和g s m0 7 0 5 。前 二者着重描述s m s 的技术实现( 含编码方式) ，后者则规定了s m s 的d t e - d c e 接口 标准( a t 命令集) 。a t 命令在此基础上演化并被加入g s m 0 7 0 5 标准以及之后的g s m 0 7 0 7 标准。用户可以通过a t 指令实现呼叫控制、短消息s m s 、电话本、数据业务、传真等方 面的控制。g s m 手机可通过串行口与计算机相连接，通过一组专用的a t 命令控制设备的 各种操作。这里主要讨论与远程数据采集系统相关的a t 指令。 ( 1 ) 选择短消息格式指令a t + c m g f ( 表2 - 3 ) 。 表2 - 3 短消t - 格式设王指令 t a b 2 - 3s h o r tm e s s a g ef o r m a te s t a b l i s h m e n to r d e r l 命令：a t + c m g f ?描述：查询当前值 l 响应：+ c m g f ：1o k 描述：t e x t 格式 l 命令：a t + c m g f ?描述：格式检测命令 l 响应：+ c m g f ：0o k描述：仅支持p d u 格式 选择消息为t e x t 或p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t ) 格式。用t e x t 格式，命令和响应内 容均用a s ci i 字符编码；用p d u 格式，则用1 6 进制格式编码，选择消息的格式存储在 e e p r o m 中。 ( 2 ) 设置新消息到达自动提示指令a 1 m i ( 表2 4 ) 。 内蒙古大学硕士学位论文 表2 - 4 短消息到达自动提示指令 t a b 2 4s h o r tm e s s a g ea r r i v e st h ea u t o m a t i cp r o m p to r d e r l 命令：a t + c n m i - - 2 100 ，0 描述： m 伊= l l 响应：o k描述：设置成功 l 新消息到来时的响应：描述：收到新消息的提示“l ”表示新消 + c m t h ”s m ，i 息存放的位置，可用c m g r 指令读出来。 命令格式：a t + c n m i = ， i n p ， ，司p ， 。其中， ：取值 范围为o 4 ，用于主动提供结果码的过程； ：为s m sd e l i v e r s 设置结果码提示发 送路径，缺省值为0 ； ：设置存储接收的广播消息的规则； ：缺省值为0 ，表示 当m o d e 取值为1 - 3 时，t a 缓冲区的结果码发送给t e ，“l ”表示清除t a 缓冲区中的结 果码。向手机发送了该条指令后，只要手机收到新的短消息，立即自动报告给相连接的计 算机。 ( 3 ) 读取短消息a t + c m g r ( 表2 - 5 ) 表2 - 5 读取短消息指令 t a b 2 5r e a d st a k e st h es h o r tm e s s a g eo r d e r 命令：a t + c m r - - - 2描述： = 2 l 响应：+ c m r ： r e c u n r e a d , 1 3 9 x x x x x n o ( x , 0 6 0 5 0 8 ，1 0 ：2 0 ：3 l q - o o , h e i i o 描述：t e x t 格式 o k 命令格式：a t + c m g r = ， 表示要读取消息的存放位置，该指令一新消 息到达提示响应结果一起使用。 发送短消息a t + c m g s ( 表2 - 6 ) 表2 - 6 发送短消t - 指令 t a b 2 - 6 t r a n s m i t st h es h o nm e s s a g eo r d e r 命令：a t + c m g s = + 8 6 1 3 6 x x x x x x x x 描述：用t e x t 方式发送信息“t h i si sa t h i si sat e s tm e s s a g e ” 口c t r l + z ) t e s tm e s s a g e ” 响应：+ c m g s ： 响应：+ c m g s ： 0 0 1 1 0 0 0 d 9 1 6 8 3 1 1 9 6 0 6 6 4 1 f 9 0 0 0 0 a a o a e 8 3 2 9 b f d 4 6 9 7 d 9 e c 3 7 其短消息的数据编码解析如表2 8 所示： 表2 - 8p d u 模式下发送短消息的数据解析 t a b 2 8u n d e rt h ep d up a t t e r nt r a n s m i t st h es h o r tn e w st h ed a t aa n a l y s i s 8 位字节描述 短信中心地址( s e a ) 长度这里长度为0 ，意味着使用a t 十c s c a 0 0 命令设置的s c a ，在这种情况下p d u 中没有s c a 类型 1 l发送的第一个字节t p f 0 0 0 信息参考( t p - - m r ) o d 目的地址的长度( 0 dh e x = 1 3d e c ) 9 1 地址类型( 9 1 表示电话号码的国际标准形式) 6 8 3 1 1 9 6 0 6 6 4 l f 9 目的地址值8 6 1 3 9 2 0 6 6 6 1 4 9 ( 半8 位的十进制数) 0 0 协议标识( t p - p i d ) 数据编码方案( t p d c s ) “0 0 ”表示7 - b i t s 数据编码，“0 2 ” 0 0 表示8 - b i t s 数据编码。“0 8 ”表示是1 6 b i t s 的u n i c o d e 编码 a a 有效周期( t p - v p ) “a ah e x = l t 0d e c ”，表示4 天 o a 用户数据长度( t o u d l ) e 8 3 2 9 b f d 4 6 9 7 d 9 e c 3 7用户数据。表示“h e l l o h e l l o ” 内蒙古大学硕士学位论文 2 3 2p d u 模式读取短消息 如果收到一个短消息字符串的数据编码如下： 0 8 9 1 6 8 3 1 0 8 1 0 0 0 0 5 f 0 0 4 0 8 9 1 3 11 9 6 0 6 6 4 l f 9 0 0 0 8 9 9 3 0 9 2 5 1 6 1 9 5 8 0 0 a 轭2 d 6 5 8 7 7 7 e d 6 d 8 8 6 0 6 f ，其信息编码解析过程如表2 - 9 所示： 表2 - 9p o u t 模式下读取短消t - 的数据解析 t a b 2 - 9u n d e rt h ep d up a l mr e a d st a k e st h es h o r tn e w st h ed a ma n a l y s i s 8 位字节描述 0 8 s c a 地址的长度( 八个8 位) 9 l s c a 的地址类型 6 8 31 0 8 1 0 0 0 0 5 f 0 短患中心号码8 6 1 3 8 0 0 1 0 0 5 0 0 。( 半八位的十进制数) 0 4 信息的第一个8 位字节 o b 发送方地址长度( 0 bh e x = 1 1d e c ) 9 l 发送方的地址类型 3 1 1 9 6 0 6 6 4 l f 9 发送方地址1 3 9 1 0 6 6 6 1 4 9 ，( 半八位的十进制数) 0 0 协议标识( t p - p i d ) 0 8 数据编码方案“0 8 ”表示发送中文字符 6 0 3 0 9 2 5 1 6 1 9 5 8 0 时间邮截。2 9 0 3 0 6 1 5 ：1 6 ：5 9 + 0 8 ，( 半八位十进制数) o a 用户数据长度 4 e 2 d 6 5 8 7 7 7 e d 6 d 8 8 6 0 6 f 用户数据，表示“中文短消息” 所有的8 位都是1 6 进制编码，除了短信息服务中心号码、发送方号码和时间邮戳， 它们都是十进制的半8 位编码。十进制的半8 位只需将高位和低位交换就可以得到实际的 数值。因为电话号码是一个奇数，没有办法组成8 位编码，所以使用f 来补齐。在解析时 间邮戳的时候( ”6 0 0 3 2 9 1 5 1 6 5 9 0 8 ”) ，前6 位代表日期，后6 位代表时间，最后2 位是时区 2 4g s m 调制解调器模块 g s m 调制解调器模块即g s m m o d e m 无线通讯模块设备增添无线通讯能力，从而 开发出各种各样的应用。现在比较常见的适合于工业级g s mm o d e m 有s i m e n s 公司的 t c 3 5 、摩托罗拉公司的d i o 、法国w a v e c o i l l 公司的q 2 4 0 3 系列模块，另外还有很多国内 厂家采用这些名牌厂家的技术生产的o e m 产品。模块采用发展最成功的无线通讯技术， 能提供短消息，话音通讯和数据通讯三大功能。支持9 0 0 1 8 0 0 m h z 双频，接通率更高，信 号质量更好。一般能够外接状态指示灯，指示工作状态。采用标准r s 2 3 2 串口或者其他 串行通信接口，简单易用。此外g s m m o d e m 采用了工业级设计，确保在工业现场运行 畅通无阻。开发时一般采用调用a p i 函数和直接发送a t 指令两种方式对g s m 调制解调 器进行控制，实现短消息收发、远程计算机呼叫等功能。采用a p i 函数编程时，需要对计 算机和调制解调器的硬件知识有相当深的了解，对于我们的开发新手不是很适合。为此， 选择了采用了a t 指令操控g s mm o d e m ，可以减轻编程的难度j 。 内蒙古大学硕士学位论文 2 5 串行通信技术 数据管理中心的上位机，即监控计算机采用普通p c 机，与数据采集的单片机和g s m m o d e m 的通信都通过r s 2 3 2 串行通信口来实现。r s - 2 3 2 在远程串行通信方面都有着很 长的应用背景。r s - 2 3 2 与g s mm o d e m 的结合向来比较紧密，最初就是为远程通信开发 的。应用时，可以用v b 等编程工具提供的m s c o m m 控件轻松实现对串行口操作，避免 了程序员对底层硬件的直接访问的麻烦，而是将各种方法、事件封装在控件内部，减少了 许多复杂的调用，直观地利用可视化对串行口进行操作。通过对m s c o m m 控件或者对特 定开发的手机通信模块控件的编程，从串口给g s mm o d e m 发出指令，从而为基于g s m 的灌区水情远程监测功能的实现提供了便利的开发手段j 。 2 6 软件编程与数据管理技术 我们在本项目中选择了微软公司的m i e r o s o i l v i s u a l b a s i c 6 0 进行监测系统管理软件的 开发，它保留了原先b a s i c 语言的全部功能，还增加了面向对象程序设计功能。能利用 a e t i v e x 控件中的m s c o m m 控件，十分方便地开发出使用计算机串行口的通信程序。对 于灌区远程监测系统，恰好有这种应用的需要，因为不论是现场数据的采集的配置，还是 远程监测模块的连接操作，都需要通过r s 2 3 2 串行口建立联系。 数据用m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 进行管理，利用它建立起监测系统数据库。a c c e s s 的功 能强大，适合大量科研数据的记录和处理。另外a c c e e s s 具有编程功能。监测系统中可 以用它来存放系统的配置、用户数据、监测历史记录等信息。此外，由于系统需要查询备 份数据，必然要用到数据库开发管理的功能，而v b 通过数据控件可以方便地做到这一点， 通过数据控件或者数据对象( 如d a o ) 可以轻松地访问数据库【2 5 1 。 内蒙古大学硕士学位论文 第三章基于g s m 的灌区水情数据远程采集系统的硬件设计 本章将给出基于g s m 的灌区水情数据远程采集系统的硬件设计。通过分析灌区的水 情监测任务，结合各种性能和指标的要求，阐述基于g s m 的灌区的远程监测系统的系统 结构。在河套灌区可以分别选择若干监测点，在各监测点又分别使用可扩展的单片机作为 下位机，通过传感器采集各监测点的水位高度、水流量等数据。与之对应的上位机是监测 中心的数据处理主机。下位机采用a t 8 9 c 5 1 5 2 单片机实现数据的采集和存储，对流量数 据进行自动采集与监测，在上位机p c 机上对采集到的数据实现实时查询、打印和保存等 功能。由于各监测点离控