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短信群发平台通知系统在 GPRS网络远程测控系统中的应用场景

来源:原创    时间:2018-05-21    浏览:72 次

  短信群发平台是移动通信系统提供的一项重要通信方式,是通过移动网络提供传输有限长度的文本数字或文字信息的服务。短信业务能提供简短而准确的数字信息通信,可以进行离线编辑、接收存储、快速发送且不需要目标用户当前在线。短信通信方式的特点使其不仅在个人信息传送、安全验证、商业相关应用等领域使用广泛,特别是远程测控应用领域得到大量运用,而且普遍应用在工业领域。该文实现的远程测报终端RTU就是充分开发了GSM模块的短信功能,极大地提高了设备的通信可靠性、灵活性和适应性,以GPRS通信为主体,以短信通信为辅助。

短信群发平台

  属于第一代无线数据服务,是通过移动网络提供传输有限长度的文本数字或文字信息的服务,短信通信是移动通信系统提供的一项重要通信方式,对终端要求极低,使用简单便捷,是现在普及率最高的一种短消息业务。可以进行离线编辑、接收存储、快速发送且不需要目标用户当前在线,相对于语音业务,短信业务能提供简短而准确的数字信息通信。在工业方面的应用,特别是远程测控应用领域得到大量运用,短信通信方式的特点使其不仅在个人信息传送、安全验证、商业相关应用等领域使用广泛。可以对远程数据通信起到加强和补充作用,利用GSM无线模块附带的短信功能进行适当开发,在基于GPRS网络进行数据传送的远程测控系统中。水情采集测控应用中广泛采用GPRS网络进行数据传送,对系统功耗、适应性、可靠性要求都比较高,采集终端通常位置偏远、无人值守、工作连续、能量补给困难。以短信通信为辅助,极大地提高了设备的通信可靠性、灵活性和适应性,以GPRS通信为主体,该文实现的远程测报终端RTU就是充分开发了GSM模块的短信功能。


  1短信通信概况


  再到如今的年发送量6000多亿条,又逐渐归于平稳,到2012年的顶峰近9000亿条短信发送,20年间短信应用飞速发展,2000年短信息量突破10亿条,从世界上第一条短信于1992年成功发送,1998年开始大范围拓展,中国的移动通信网络在1994年具备了短信功能,手机短信服务诞生。会继续存在,但其固有的特点决定了短信通信的作用和价值,虽然短信通信渐渐被分流和取代。GSM网中,通过移动交换中心MSC将短信发往短信中心SMC,SMC负责传送短信数据到接收端移动基站,利用专用控制信道SDCCH/SACCH进行收/发,点对点短信一般是通过移动网络的信令通道传输,移动基站负责与始发和接收的终端交互通信。SMS可以通过服务支持结点SGSN将短信发往SMC,加大了SMS的信息容量,在GSM网引入GPRS分组承载通道后,降低了信令信道的负荷,从而分流到GPRS承载通道上。每条信令的长度受到系统设计限制,因此短信长度也有限制,现有网络中大多使用GSM方式以专用控制信道实现短信业务。为了实现GSM网络、CDMA网络和固话网络等不同通信系统之间的短信互通,原信息产业部《点对点短消息网间互通协议》规定每条短信的最大长度为140个字节或70个字符。则可以一次传送更多信息,满足大部分数据通信的应用需求,若再对数据特殊压缩编码处理,因此一次短信通信的信息量基本满足一般的数据通信。当用户重新登录进网的时候,短信不会丢失,短信传递的方式是存储转发,短信会迅速递交到用户手机上,而当用户无法接收时,暂时存放在短信息中心,短信息中心会存储未接收的短信最长达7天,短信会立即转发到用户手机上,当用户在网时。因此可监查手机是否收到短信息,短信息中心和手机之间有自动的双向交流。3G4G通信终端也照例都会保留短信通信功能,支持GSM功能的通信终端大都支持短信功能,短信可以由移动通信终端始发和接收,也可由短信平台始发和接收,多家国际知名通信模块制造商提供的各代通信模块都支持短信通信功能,目前在数据量不大的测控应用环境中,采用纯短信通信方式工作的终端都还在大量使用,对终端要求极低。或通过手机、PAD等移动通信终端直接接收短信数据,可直接通过通信模块接收短信数据传送给连接的计算机,CDMA1x,接收端不需要公网上地址,相对采用GPRS,3G4G等网络的通信方式的测控系统。若未来采用按流量计费的“短信数据化”能够实现,目前短信收费仍采用按通信条数计费,则短信应用必将再上一个台阶。


  2GSM模块短信通信相关AT命令


  GSM模块通常集成射频单元、处理器及存储、电源管理等功能模块,通过标准串行口以AT命令方式与MCU交互以完成通信任务,只需匹配天线并通过接口与MCU连接。支持GPRS/EDGE通信和短信功能,是一款应用广泛的GSM移动数据模块,系统选用的MotorolaG24GSM模块,支持UART通信接口,内置TCP/IP协议栈。通过MCU的该串行口即可完成指令发送与数据接收,使用其中一路UART经驱动连接G24UART接口,实现GPRS与SMS数据通信,MCU选用ATMEL8位单片机ATmega2560,支持4路UART通信接口,即可完成硬件连接。有效期12hAT+CNMI=3,GSM模块短信功能即可正常开启,100;//设置收到信息直接给终端发出通知及存储地址通过以上AT命令初始设置,其中SMS功能所使用关键初始AT命令如下:AT+CMGF=1;//设置短信编码为TEXTAT+CSCS="ASCII";//设置短信终端字符集为ASCIIAT+CSCA="+86XXXXXXXXXXX",14300;//设置文本格式参数,145;//设置短信服务中心地址AT+CSMP=17,GSM模块在GSM网络注册后即可进行短信通信。在接收到新短信时通过串行口给MCU相应信息:+CMTI=XXX;MCU就可以根据给出的存储地址读取短信具体信息,则GSM模块会通过CMGR命令给出短信具体信息:+CMGR=…,MCU通过对具体短信信息进行分析匹配后可进行相应后续操作,读取命令为:AT+CMGR=XXX,以实现短信命令的下传。短信发送是通过AT命令CMGS实现:AT+CMGS="+86XXXXXXXXXXX",实现短信回馈或者主动发送系统信息及测控数据,145<CR>X…X<ctrl-Z/ESC>。AT命令:AT+CMGD=XXX,对于垃圾短信或过期短信需要清理,接收到的短信需要管理,以留出存储空间用于接收新短信,3可用于删除指定地址短信。通过对相关AT命令的交互执行,即可实现短信的收、发、清除等完全管理,AT命令提供了短信功能的完备操作接口,并结合系统状态及逻辑判断。


  3短信和GPRS通信的融合设计


  以短信通信为辅助,数据通信以GPRS通信为主,基于GPRS通信和短信通信的特点。同时用户也可随时使用手机等设备直接发送短信到RTU以短信方式调取测控数据或进行诊断、设置等维护操作,通过UDP协议与远程测报终端RTU进行GPRS数据通信;数据中心接收主机同时连接一个专用移动通信终端,网卡映射为固定IP地址和端口号,用于与RTU进行短信通信,数据中心接收主机接入互联网,可插入SIM卡连接GSM公网。在无数据发送或发送完毕后进入休眠模式,通信模块休眠时可正常接收GPRS数据和短信,远程测报终端RTU采用在线式工作模式,通信模块保持加电状态。通过保存的对应关系表可以直接定点给相应RTU发送指令以进行双向通信,数据中心上位机可根据接收到的数据对应RTU终端号和IP地址及端口地址,并以预定间隔发送预设数据以保持网络连接,无论正常工作状态还是休眠状态数据中心上位机都可以随时发送远程指令进行查询、设置等操作,RTU定时向数据中心发送测控数据。测量数据通过短信通道定时发送到数据中心短信接收平台,并汇入数据库,RTU自动启用主动短信通信,进入短信通信模式,当GPRS网络出现暂时连接不上或连接不到数据中心上位机等的通信故障时。当GPRS网络通信正常时自动切换回GPRS通信模式,在短信通信模式下,RTU定时检测GPRS网络。GPRS通信模式和短信通信模式的融合极大地提高了系统的可靠性和数据的实时性。


  4短信通信设计实现


  RTU系统软件设计为初始化处理程序、中断处理程序和主循环处理程序三部分。系统采用事件驱动结构。初始化完毕后进入主循环程序,完成大量复杂逻辑处理与计算,完成各种硬件资源、接口等的初始设置及工作参数设置,系统加电首先进行初始化工作,主循环程序则根据预先定义的若干事件标志调用相应模块进行相应处理。中断处理程序则只进行数据接收、事件标志的清除与置位等简单处理与操作。其硬件接口、数据通信形式等同GPRS通信保持一致,对应串行口初始化需要设置好通信波特率、数据格式和相应中断等,作为通信模块的子功能的短信通信。其初始化部分也纳入主循环进行条件执行,主要有短信息中心地址设定、短信息地区码设定、短信息格式设定、新短信显示方式、短信息接收地址、初始安全密码等设置,而短信通信部分为增强系统灵活性。在程序运行期间可以通过短信命令修改或重置等操作,这些初值是通过MCU自带EEPROM存储,在初始化之前读取出来。对MCU的AT命令的反馈数据或主动状态数据也会通过串行口发送给MCU,就会通过串行口发送给MCU,当通信模块接收到短信数据、GPRS数据时,系统设计对通信模块的数据接收采用中断方式接收。设计在中断处理程序中只做最基本处理和简单逻辑处理,为数据接收和解析提供逻辑判断依据,把接收的数据存储在超大数组构成的循环队列,并根据2个指针位置关系置位状态位,用于记录追加数据的起始位置和未解析数据的起始位置,为了尽量减少中断处理对MCU的时间占用,通过串行口发送给MCU的字节数据发送完毕后就会触发串行口接收中断,设置2个指针作为队列头尾。分为接收数据解析和短信任务处理两部分,短信通信主循环处理程序是系统主循环处理程序的部分功能。然后根据命令使用频度解析GPRS数据、其他AT命令等,接收数据解析负责解析储存在队列中的从通信模块接收到的数据,解析出的数据根据类别进行相应处理,其中由于短信数据具体信息直接紧跟短信命令标志字的特殊性需要优先解析。对解析到的短信数据进行转储并置位相关标志位,如解析到新短信通知则需要生成相应AT命令以进行具体内容读取。有短信任务时条件进入,程序设计采用对起始字和结束字进行关键逻辑短信任务处理是短信通信的主要处理部分,完成短信相关处理任务,是实现短信通信的关键部分。完成短信相关处理任务后进入条件失效,进入短信任务处理程序,释放MCU执行时间,接收数据解析到有新短信通知、接收到短信命令、有短信要主动发送、短信存储定期维护等条件可以触发短信任务处理。


  当GPRS网络通信正常时自动切换回GPRS通信模式,RTU定时检测GPRS网络,在短信通信模式下。GPRS通信模式和短信通信模式的融合极大地提高了系统的可靠性和数据的实时性。4短信通信设计实现RTU系统软件设计为初始化处理程序、中断处理程序和主循环处理程序三部分。系统采用事件驱动结构。完成各种硬件资源、接口等的初始设置及工作参数设置,主循环程序则根据预先定义的若干事件标志调用相应模块进行相应处理,系统加电首先进行初始化工作,初始化完毕后进入主循环程序,完成大量复杂逻辑处理与计算。中断处理程序则只进行数据接收、事件标志的清除与置位等简单处理与操作。作为通信模块的子功能的短信通信,其硬件接口、数据通信形式等同GPRS通信保持一致,对应串行口初始化需要设置好通信波特率、数据格式和相应中断等。其初始化部分也纳入主循环进行条件执行,而短信通信部分为增强系统灵活性,主要有短信息中心地址设定、短信息地区码设定、短信息格式设定、新短信显示方式、短信息接收地址、初始安全密码等设置。在初始化之前读取出来,在程序运行期间可以通过短信命令修改或重置等操作,这些初值是通过MCU自带EEPROM存储。对MCU的AT命令的反馈数据或主动状态数据也会通过串行口发送给MCU,当通信模块接收到短信数据、GPRS数据时,系统设计对通信模块的数据接收采用中断方式接收,就会通过串行口发送给MCU。设置2个指针作为队列头尾,并根据2个指针位置关系置位状态位,通过串行口发送给MCU的字节数据发送完毕后就会触发串行口接收中断,设计在中断处理程序中只做最基本处理和简单逻辑处理,为了尽量减少中断处理对MCU的时间占用,用于记录追加数据的起始位置和未解析数据的起始位置,把接收的数据存储在超大数组构成的循环队列,为数据接收和解析提供逻辑判断依据。分为接收数据解析和短信任务处理两部分,短信通信主循环处理程序是系统主循环处理程序的部分功能。接收数据解析负责解析储存在队列中的从通信模块接收到的数据,解析出的数据根据类别进行相应处理,其中由于短信数据具体信息直接紧跟短信命令标志字的特殊性需要优先解析,然后根据命令使用频度解析GPRS数据、其他AT命令等。对解析到的短信数据进行转储并置位相关标志位,如解析到新短信通知则需要生成相应AT命令以进行具体内容读取。完成短信相关处理任务,有短信任务时条件进入,是实现短信通信的关键部分,程序设计采用对起始字和结束字进行关键逻辑短信任务处理是短信通信的主要处理部分。进入短信任务处理程序,完成短信相关处理任务后进入条件失效,释放MCU执行时间,接收数据解析到有新短信通知、接收到短信命令、有短信要主动发送、短信存储定期维护等条件可以触发短信任务处理。判断并对命令字进行滑动窗口匹配,实现对接收数据的完全解析。短信通信具有的特点注定其仍然具有顽强的生命力,在工业相关等领域尤其是远程测控方面的应用也将继续发挥着重要作用。


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