未来智讯 > 物联网论文 > 基于SIM900A的物联网短信报警系统

基于SIM900A的物联网短信报警系统

发布时间:2018-12-30 01:06:07 文章来源:未来智讯    
    基于SIM900A的物联网短信报警系统作者: 翟顺 王卫红 张衎 李鹏   摘 要:基于SIMCOM公司的SIM900A模块针对农业温室环境设计了物联网报警系统。该系统能够完成对温室内空气温湿度等环境参数的采集;同时系统利用AT指令完成了自动收发短信功能,实现对环境参数超阈值的自动报警和设备余额不足的提醒功能。通过对系统的设置,能够不受用户地理位置限制,将报警提醒信息发送到用户指定手机上。该系统作为物联网在农业方面的一个典型应用,在实际运行中得到了对照如意的效果。
  �
  关键词:物联网; SIMCOM; SIM900A; AT指令; 物联网报警系统�
  中图分类号:
  TN911-34
   文献标识码:A
  文章编号:1004-373X(2012)05
  -0086
  -04
  ��
  
  
  IOT SMS alarm system based on SIM900A
  �
  ZHAI Shun, WANG Wei-hong, ZHANG Kan, LI Peng�
  (School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China)
  ��
  Abstract:
  An IOT alarm system based on SIM900A module of SIMCOM Company was designed for greenhouse. The system can gather environmental parameters such as air temperature and air humidity. Meanwhile, with the use of AT command, this system can also realize SMS automatic sending and receiving, environmental parameters overrun alarm and insufficient balance alarm. Through the system setting, the alarm message can be sent to the user-specified mobile phone automatically no matter what the users' location is. This system as a typical application of IOT in the agriculture has got some satisfactory results in the actual operation.
  �
  Keywords: IOT; SIMCOM; SIM900A; AT command; IOT alarm system
  ��
  
  收稿日期:2011-09-15
  
  0 引 言�
  目前,随着物联网技能在我国的推广及快速发展,在对象的智能标签、环境监控和对象跟踪、对象智能抑制等很多方面都有了实际应用系统��[1-3]�。在环境监控应用方面,现有的大多数系统通过WSN网络能够完成对环境动态信息的采集并通过上位机显示��[4-6]�,用户能够方便地在远程计算机终端访问网络来完成对现场环境的监控并完成环境信息报警功能,然而此类系统都需要配置联网计算机,对用户产生局部限制。本系统除了具有以上功能外,还支持手机用户,系统能够根据用户设置的环境参数阈值来进行短信报警,将报警信息发送到用户指定手机,极大地缓解了地理位置对用户的约束,使用户不必时刻守在计算机旁监测报警信息;除此之外本系统还具有余额提醒功能,当系统内物联网报警网关的SIM卡余额不足时准时提醒用户进行充值,防止系统因资费问题而瘫痪造成经济丧失。�
  1 系统功能�
  基于SIM900A模块的物联网短信报警系统如图1所示,以农业温室应用环境为例,系统由温室内的温湿度无线采集节点、物联网报警网关、GSM/GPRS/3G基站、互联网服务器、用户终端(互联网计算机或手机)构成。图中的虚线指信号传输的无线模式。其中温室内通过WSN网络实现传感器节点与物联网报警网关的无线通讯,物联网报警网关通过GSM/GPRS/3G无线网络与用户终端完成无线通讯。�
  
  
  图1 物联网短信报警系统示意图
  
  系统事务过程为温室内传感器节点采集温室内温湿度数值,通过WSN网络无线发送到物联网报警网关上,网关利用SIM900A模块通过基站将温湿度数值发送到互联网服务器上,互联网计算机用户和手机用户能够分辨通过Internet和GPRS/3G来完成对温室环境的监控。除此之外,物联网报警网关能够根据用户设定的温湿度阈值通过GSM网络将报警信息直接发送到手机用户指定手机上,方便用户进行准时采取措施。物联网报警网关自动定期通过AT指令发送余额查询短信并将余额不足的报警信息准时发送给用户。�
  用户能够通过计算机或者手机来访问服务器网站来设定对需要报警温室相关环境参数的阈值,设置界面如图2所示。设置信息保存后互联网服务器将此信息通过GPRS/3G网络发送到物联网报警网关,网关将其存入FLASH内。�
  
  2 系统硬件设计�
  系统内的物联网短信报警网关硬件组成如图3所示,在本地功能上来讲,由LCD液晶显示屏、继电器抑制、按键、LED指示灯、SD卡存储、RTC实时时钟、以太网接口等局部构成;从通讯功能上来讲,由WSN通讯局部和GPRS通讯局部构成;系统由6 V/4 AH铅酸电池供电,由于考虑到有些温室环境没有外接市电,故在电源局部选取9 V/5 W太阳能电池板联合充电电路给6 V/4 AH铅酸电池供电。�
  抑制器选取STM32F103芯片,其内核为ARM32位的CortexTM-M3 CPU,具有�2个�12位A/D转换器,7通道DMA,多达80个I/O口,7个定时器,具有2个I�2C接口、3个USART接口、2个SPI接口、CAN接口以及USB全速接口��[7]�,由于其具有睡眠、停机和待机�3种�模式,功耗在休眠时能够做10 μA,所以相当符合在本物联网报警系统中使用。�
  GSM/GPRS通讯局部选取SIMCOM公司的SIM900A模块来实现,SIM900A是一个专门为中国大陆市场设计的双频GSM/GPRS模块,事务频段为:EGSM 900 MHz和DCS 1 800 MHz。SIM900A支持GPRS multi-slot class 10/class 8(可选)和GPRS编码格式CS-1,CS-2,CS-3和CS-4。模块尺寸惟有�24 mm×�24 mm×3 mm,几近能够满足所有用户应用中的对空间尺寸的要求,例如M2M,数据传输系统等。具有68个贴片引脚,键盘和SPI接口,音频输入和输出,可编程GPIO等。SIM900A选取省电技能设计,在SLEEP模式下电流惟有1.0 mA。其内嵌TCP/IP协议,在数据传输方面相当有用。�
  GSM/GPRS通讯电路结构如图4所示,由天线、天线阻抗匹配电路、SIM卡电路、ESD静电保护电路和电源抑制器组成。其中,SIM900A通过其串口1与STM32F103的串口0进行数据通讯;电源抑制局部通过STM32F103的GPIO来抑制IRFR9024芯片(N构造MOSFET)使能,抑制系统适时进入休眠模式,关断SIM900A电源来降低功耗;ESD静电防护选取SMF05C芯片进行SIM卡数据保护;阻抗匹配电路利用APPCAD仿真软件进行50 Ω传输线匹配,保证信号强度。�
  3 系统软件设计�
  系统软件设计方面包括基于SIM900A利用AT指令进行自动短信收发和解析,物联网报警网关的软件流程设计。�
  3.1 AT指令介绍�
  AT指令是指终端设备TE和终端适配器TA之间以及数据终端设备DTE和数据电路终端设备DCE之间的接口标准。20世纪90年代初,AT指令仅被用于Modem的操作,在履历了一系列演化后,AT指令被投入GSM07.05标准。SIM900A的AT下令接口默认使用IRA字符集,除此之外还支持�GSM07.07�格式,UCS2,HEX,PCCP,PCDN,8859-1字符集。用于短信收发的AT指令如表1所示。�
  指令类型指令语法指令描述
  
  选择短消息格式AT+CMGF=[]设置指定短消息的输入和发送格式,
  TE字符配置AT+CSCS=?设置TE字符集,可选GSM、UCS2等7种字符集
  发送短消息AT+CMGS设置发送手机号码及发送短信
  删除短消息AT+CMGD=[,]删除指定消息
  读取短消息AT+CMGR=[,]读取指定消息
  
  
  3.2 短信编码�
  短消息的收发共有三种方式:Block方式、Text方式、PDU方式。Block方式目前很少用;Text方式为纯文本方式,可使用不同的字符集,从技能说可用于发送中文短消息,但国内手机基本不支持,主要用于欧美地区;PDU方式被所有手机支持,能够使用任何字符集,也是手机默认的编码方式。�
  在PDU方式下能够选取三种编码发送短信息:�7-bit�编码、8-bit编码和UCS2编码��[8]�。7-bit方式容量大然而其码制转换较复杂,由于本系统内所用短信内容较短,本文选取UCS2编码方式进行短信编码和解析,UCS2编码方式中应用的为Unicode字符集。一般的PDU编码由A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M共�13项�构成。�
  下面联合本系统介绍UCS2编码发短信的原理:网关根据报警条件与当前环境参数进行对照,若环境参数超过用户设定阈值,则根据环境参数类型及超限类型给用户发送报警短信,短信内容事先写入网关硬件FLASH内,在代码中联合Switch语句决定信息内容。若1号温室内温度参数超过用户设定的上限,则系统给用户手机15212345678(虚拟号码)发送短信内容:�
  1号温室内空气温度超过设定阈值�
  对于UCS2短信编码字符串为:�
  0011+00+0D+91+68+5112325476F8+0008+04+2D+ 0031(1)53F7(号)6E29(温)5BA4(室)5185(内)7A7A(空)6C14(气)6E29(温)5EA6(度)8D85(超)8FC7(过)8BBE(设)5B9A(定)9608(阈)503C(值)�
  (此处为易读而注“+”,实际发送中不存在,汉字要发送其Unicode码格式,括号内为Unicode码对应其汉字,实际发送中不存在)�
  其中:
  0D指目的号码长度(+86 15212345678);
  5112325476F8指目的号码(15212345678F,补F后两位一反);
  04指有效期,2D为短信长度;
  003153F…08803为短信内容(1号温室内空气温度超过设定阈值)。�
  联合AT指令,当1号温室空气温度超阈值,进行短信报警的具体操作过程为:�
  (1) 发送AT+CMGF=0//PDU方式发送短信。�
  (2) 发送AT+CSCS=“UCS2”//短信编码方式为UCS2。�
  (3) 发送AT+CMGS=2D//短信长度。�
  (4) 识别返回>后发送下列字符串:�
  0011000D91685112325476F80008042D003153F76 E295BA451857A7A6C146E295EA68D858FC78BBE5B 9A9608503C.�
  同样,系统定期检查设备内SIM卡的余额,当余额少于设定余额的时候进行报警提醒,利用中国移动短信余额查询功能,按照上述短信编码方式即可完成短信余额查询功能。具体可通过向10086发送字母“YE”(Unicode码为00590045)来实现(北京地区,地区不同字母组合有差异)。编码字符串为:0011000791680180F60008040400590045。�
  3.3 物联网报警网关软件流程设计�
  物联网报警网关的软件设计流程如图5所示,网关时刻监听是否收到数据包,若收到数据包则判断是WSN内温湿度节点数据包还是用户阈值设定数据包,分情况进行相应处理。由于系统所测环境参数均为缓变量,当用户启动短信报警功能后,本系统采集周期最短可设置为5 min,否则若采集周期过短,当环境参量超过阈值时,系统不时发送报警信息,不但增加系统负担而且给用户造成不必要的资费浪费。�
  4 系统运行效果�
  系统自运行后效果良好,图6为温室内空气温度变化曲线,图6(a)中A点和B点为用户设定温度阈值上限40 ℃时的报警点,图6(b)为空气温度低于20 ℃时的报警区域,系统根据采集周期,周期性地发送报警信息,提醒用户。�
  5 结 论�
  本文基于SIMCOM公司的SIM900A模块设计了物联网短信报警系统,将GSM/GPRS无线网络与WSN连接,根据用户设定的环境参数阈值联合AT指令进行短信发送、解析,完成环境报警提醒及设备余额不足提醒等功能,在实际运行中取到了良好的效果,属于物联网在农业方面的初步应用,对此领域的研讨起到了一定教导作用。�
  
  参 考 文 献�
  [1]浦敏,李云飞,王宜怀.基于物联网的无线照明抑制系统[J].照明工程学报,2010,21(2):86-89.
  �
  [2]向明尚,刘兴伟.EPC物联网在车辆管理系统中的应用[J].大庆石油学院学报,2010,34(1):89-93.
  �
  [3]王伟,王华奎.基于无线传感器网络的工场安防系统设计[J].计算机测量与抑制,2011,19(3):736-739.
  �
  [4]章军富,陈峻崎,胡剑非,等.基于GPRS/SMS和μCOS的都市绿地精准灌溉抑制系统[J].农业工程学报,2009,25(9):1-5.
  �
  [5]王翥,郝晓强,魏德宝.基于WSN和GPRS网络的远程水质监测系统[J].仪表技能与传感器,2010(1):48-52.
  �
  [6]徐刚,陈立平,张瑞瑞,等.基于精准灌溉的农业物联网应用研讨[J].计算机研讨与发展,2010,47(z2):333-337.
  �
  [7]ST.STM32F103X6 datasheet[EB/OL].[2007-07-01]. �http:�//www.省略/.
  �
  [8]孙丘伟,余臻.基于GSM的短信报警收发平台设计[J].福州大学学报:自然科学版,2008,36(z1):44-48.
  �
  作者简介:
  翟 顺 男,1987年出身,山东泰安人,硕士研讨生。主要研讨方向为物联网应用。
  
  ��
  (上接第85页)�
  
  能如延时和抖动等,都能够按本方法做少许改变而实现。�
  
  参 考 文 献�
  [1]李洋.网络协议性子论[M].北京:电子工业出版社,2011.
  �
  [2]牛连强.英汉TCP/IP网络术语辞典[M].北京:科学出版社,2005.
  �
  [3]屈丹.VoIP语音处理与识别[M].北京:国防工业出版社,2010.
  �
  [4]力兴龙.IP多播技能浅析及实现[J].微计算机应用,2002,23(1):6-9.
  �
  [5]林闯,单志广,任丰原.计算机网络的服务质量(QoS)[M].北京:清华大学出版社,2004.
  �
  [6]陈小来.H.263视频压缩编码算法的研讨及其DSP实现[D].西安:西安科技大学,2007.
  �
  [7]巴刚,罗卫兵,迟晓刚,等.基于SIP协议的VoIP系统及其QoS研讨[J].科技传播,2011(15):196-197.
  �
  [8]许华荣,李名世.基于RTP的实时视频传输系统[J].计算机工程与设计,2005,26(4):876-878.
  �
  [9]罗万明,林闯,阎保平.TCP/IP拥塞抑制研讨[J].计算机学报,2001,24(1):5-13.
  �
  [10]李永胜,黄兰红,刘红军.基于UDP协议的多文件传输[J].广西民族大学学报:自然科学版,2007,13(2):68-71.
  �
  作者简介:
  刘 明 男,1979年出身,河北三河人,工程师。主要从事信息系统整体设计事务。

转载请注明来源。原文地址:https://www.7428.cn/page/2018/1230/70684/
 与本篇相关的热门内容: