SMS通信直放站監(jiān)控管理論文

1、SMS通信直放站監(jiān)控管理論文 摘要：論述直接站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的方案、系統(tǒng)的組成、硬件的配置、軟件設(shè)計、工作原理、功能以及技術(shù)性能。該系統(tǒng)通過下位機（MCU）采集各種模擬量和開關(guān)量，整理后由TC35手機模塊發(fā)送到監(jiān)控中心。如果出現(xiàn)故障，則直接發(fā)送到維修為員的手機上，顯示故障信息。監(jiān)控中心還可以對直放站進(jìn)行設(shè)置和定時采集。 關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o線通信系統(tǒng)設(shè)計 引言 隨著GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和用戶的日益擴(kuò)大，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置。為了消除GSM公網(wǎng)信號盲區(qū)，延伸覆蓋范圍，需要在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)或在不具備直放站建設(shè)條件、話務(wù)較少的地方設(shè)置直放站。由于這些地區(qū)交通、通信等的局

2、限，使得直放站的維護(hù)變得十分困難。直放站經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：交流電源系統(tǒng)；溫度的變化對直放站的影響；電子器件參數(shù)變化對放大器放大倍數(shù)的影響等。 以往直放流出現(xiàn)問題，維修為員不可能迅速趕到現(xiàn)場排除故障，多數(shù)是通過用戶反饋后，才能解決。所以作者設(shè)計了直放站的監(jiān)控系統(tǒng)，將告警信息通過手機短消息方式，發(fā)送到集中監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)直放站的遠(yuǎn)程遙控、遙測、遙調(diào)、遙訊。 1系統(tǒng)工作原理及組成 該系統(tǒng)主要由2部分組成：直放站監(jiān)控終端、集中監(jiān)控中心。通信方式采用手機短消息方式；通過信設(shè)備采用西門子手機模志TC35，西門子的手機終端TC35T。TC35具有功能有語音、數(shù)據(jù)、短消息、FAX四種傳輸方式；工作在GSM9

3、00MHz和1800MHz頻帶范圍內(nèi)；工作電源3.33.5V；波特率為300115kbps，在1200115kbps為自動波特率配置；數(shù)據(jù)傳送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU圖形模式；P-P數(shù)據(jù)通信速率是2400bps、4800bps、9600bps、14400bps。TC35T是將TC35做到工業(yè)手機中，對外提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和電源接口。將計算機的串行口與TC35T的串行口電纜直接連接，并在計算機上添加標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。 集中監(jiān)控中心通過通道1發(fā)送命令。首先，通過TC35T發(fā)送設(shè)置命令，初始化直放站，設(shè)置需要

4、采集的模擬量和開關(guān)量，設(shè)置系統(tǒng)的密碼及修修為員的手機號碼。然后，發(fā)送采集命令，采集各種數(shù)據(jù)量。采集完數(shù)據(jù)量后，經(jīng)下位機的處理，通過通道2以短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心，中心將數(shù)據(jù)整理存入數(shù)據(jù)庫中。如果直放站出現(xiàn)了故障，直接通過TC35模塊發(fā)送故障信息到維修為員手機上，同時監(jiān)控中心接收發(fā)自直放站的告警信息，并進(jìn)行相應(yīng)算是，如判定告警地點、靠警類型及相應(yīng)的原理、及時通知值班和相關(guān)維護(hù)管理人員、對告警信息進(jìn)行統(tǒng)計和分析、設(shè)置告警監(jiān)控模塊配置信息等。當(dāng)故障排除后，下位機同樣發(fā)送短消息到監(jiān)控中心，通知中心故障排除，可以正常采集數(shù)據(jù)了。每個直放站都有對應(yīng)的維護(hù)人員。 短消息服務(wù)業(yè)務(wù)SMS（ShortMe

5、ssageService）是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)。它與活音傳輸及傳真一樣同為GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。SMS的收發(fā)占用的是GMS網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會占用普通話音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS具有較高的可靠性，短消息發(fā)送端的用戶可知道短消息是否已經(jīng)到達(dá)接收端。由于短消息依靠了SMSC短消息服務(wù)中心的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)機制，當(dāng)接收端用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)時，SMSC會暫時保存該短消息；如果接收端用戶在規(guī)定時間（通常為24小時）內(nèi)重新處于工作狀態(tài)，SMSC會立刻發(fā)送短消息給接收端用戶，當(dāng)發(fā)送成功時會返回發(fā)送端用戶1個確認(rèn)信號。SMS充分利用了GSM網(wǎng)絡(luò)的

6、直放站覆蓋廣的特點和全程全網(wǎng)的優(yōu)勢，具有極佳的移動性，使得任何一個申請了短消息服務(wù)的GSM無線終端用戶在全網(wǎng)范圍內(nèi)獲得服務(wù)。每個短消息的信息量限制140個8位組（7比特編碼）140個英文字節(jié)或70個中文字符。如果超過此長度，則要分多次發(fā)送。 2硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)的硬件電路包括：直放站監(jiān)控終端硬件設(shè)計、集中監(jiān)控中心。直放站監(jiān)迭終端硬件包括：數(shù)據(jù)采集電路、TC35接口電路、看門狗電路、溫度傳感器電路、遙調(diào)電路。集中監(jiān)控中心硬件包括：上位機、TC35T手機終端。 2.1數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)的采集分為：模擬量的采集和開關(guān)量的采集。模擬量共采集8路，分別為：直放站功率放大器上行下限檢測量IN0；直放站功率

7、放大器下行下限檢測量IN1；直放站低噪放大器上行下限檢測量IN2；直放站低噪放大器下行下限檢測量IN3；直放站微波功率放大器下限檢測量IN4；直放站交流輸入電壓上限檢測量IN5；直放站交流輸入電壓下限檢測量IN6；溫度檢測量IN7.模擬量采集后送A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用的是TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器。 開關(guān)量共檢測8路，分別為：220V交流電壓檢測；門禁檢測；光端機發(fā)無光檢測；光端機收無光檢測；光端機+12V直流電壓檢測；直放站-48V直流電壓檢測；直放站+24V直流電壓檢測；直放站+12V直流電壓檢測。開關(guān)量的檢測通過光電隔離后送入單片機。電路原理框圖如圖2所示。 2.2看門狗電

8、路 為了防止由于程序跑飛和電源和故障引起的工作不正常，本系統(tǒng)設(shè)計了看門狗電路。MAX813L為看門狗監(jiān)控芯片，可為CPU提供上電復(fù)位、掉電復(fù)位、手動復(fù)位、看門狗及電壓比較器功能。電路如圖3所示。在上電期間，當(dāng)電源電壓超過其復(fù)位門限后，813L產(chǎn)生一至少140ms脈寬的復(fù)位脈沖；當(dāng)?shù)綦娀螂娫床▌酉陆档降陀趶?fù)位門限1.25V后也產(chǎn)生復(fù)位脈沖，確保任何情況下系統(tǒng)正常工作。當(dāng)程序跑飛時，WDO輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑⒈３衷?40ms以上，813L產(chǎn)生復(fù)位信號，同時看門狗定時器清0。該電路還有上電使單片機自動復(fù)位功能，一上電，自動產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖。 2.3遙調(diào)電路 為了實時監(jiān)視各種放大器的工作

9、狀態(tài)（包含功率上行放大器、功率下行放大器、低噪聲功率上行放大器、低噪聲功率下行放大器、微波功率放大器），并且當(dāng)各放大器參數(shù)變化偏離正常范圍后，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動調(diào)節(jié)，設(shè)計了遙調(diào)電路。采用固態(tài)非易失性數(shù)字電位器X9313，電路如圖4所示。數(shù)字電位器是一種特殊的DAC，它的模擬量輸出不是電壓或電流，而是電阻?；瑒訂卧奈恢糜蒀S、U/D和INC三個輸入端控制。當(dāng)CS為高、INC為高時，滑動端的位置可以被存儲在一個非易失性存儲器內(nèi)，因此，在下一次上電工作時可以被重新調(diào)手。當(dāng)電位器的滑動端移到某一斷位置，而保持INC為低，CS為高時，此位置不存儲。VH、VL、VW相當(dāng)于一般電位器的3個端。 2.4溫度傳感

10、器電路 為了實時監(jiān)視直放站當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓?dāng)溫度超過上限值時，啟動排風(fēng)裝置；當(dāng)溫度低于下限值時，啟動加溫裝置，溫度傳感器電路由于采集的溫度范圍屬于常溫范圍，所以采用晶體傳感器LM335，電路如圖5所示。它的輸出電壓與熱力學(xué)溫度成正比，靈敏度10mV/，靈敏度10mV/。輸出后的電壓經(jīng)過LM358放大器的放大后送A/D轉(zhuǎn)換器。 2.5TC35接口電路 TC35模塊主要由射頻天線、內(nèi)部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和1個40腳的ZIP插座組成。TC35接口電路設(shè)計主要是40針的電纜與單片機的接口，如圖6所示。15腳提供3.35.5V峰值2A的直流電源；610腳接地；15腳為點火信號，接收單

11、片機的P1.7，可以通過軟件啟動模塊。1623腳是RS232串口的功能引腳，18、19腳分別為發(fā)送RXD和接收TXD引腳。2429腳對應(yīng)的SIM卡的引腳。32腳為指示燈引腳，當(dāng)未插入SIM卡或40腳的電纜沒有接收或者模塊下在入網(wǎng)時，指示燈處于閃亮狀態(tài)（亮600ms，滅600ms）；當(dāng)模登錄網(wǎng)絡(luò)時，指示燈亮75ms，滅3s。 3軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括：下位機軟件設(shè)計、上位機軟件設(shè)計，下位機與上位機通信軟件設(shè)計。 3.1短消息PDU格式分析及實用的AT命令 發(fā)送和接收SMS信息有2種方式：基于AT命令的TextMode（文本模式）和基于AT命令的PDU（ProtocolDescription

12、Unit）模式。西門子的手機大多只支持PDU模式。在PDU模式下，短信息正文經(jīng)過編碼后轉(zhuǎn)換成UNICODE碼被傳送。由于我們采用的是西門子的TC35手機模塊和TC35T手機終端，所以主要探討PDU模式的發(fā)送和接收。 下面通過對發(fā)送的短消息格式分析，來介紹SMSPDU的數(shù)據(jù)格式工。假設(shè)準(zhǔn)備發(fā)送中文短消息內(nèi)容為“晚上好123”，則將TC35T與計算機的串口相連，并打開計算機的超級終，按如下具體操作過程發(fā)送短消息（帶下劃線字符為響應(yīng)信息，內(nèi)為注釋）： AT OK計算機與手機的連接成功，這時就可以輸入各類GSMAT指令 AT+CNMI=1，1，2 OK設(shè)置收到短消息提示 當(dāng)模塊收到短消息時，給出回應(yīng)：

13、 例如：+CMTI：“SM”，4 AT+CMGF=0 OK設(shè)置模塊工作的模式：0為OPDU模式，1為文本模式 AT+CMGS=26發(fā)送短消息的字節(jié)數(shù) 0891683108200905F001030D91 683199312523F932080C 665A4E0A597D003100320033/鍵入Ctrl+Z，看到提示符-出現(xiàn)在最后一個數(shù)字后面，說明系統(tǒng)已經(jīng)收到了命令，系統(tǒng)會返回操作的結(jié)構(gòu)。 OKOK表示成功，ERROR表示發(fā)送失敗 +CMGS：32 下面分析這條信息： 08表示短消息中心地址長度； 91表示短消息中心號碼類型； 68310820905F0表示短消息房層中心號碼； 0103表

14、示發(fā)送短消息的編碼方式； 0D表示目的地址長度； 91表示目的地址類型； 683199312523F9表示目的地址，即接收短消息的手機號碼 3208表示發(fā)送中文字符方式； 0C表示短消息長度； 665A4E0A597D003100320033表示發(fā)送中文字符的UNICODE碼 665A晚4E0A上597D好0032200333。 以下是模塊接收信息的分析： AT+CMGR=閱讀短消息的內(nèi)容，Index表示短消息存放的位置 AT+CMGL=列表短信息：stat=0,列未讀過的短消息；stat=4，列所有的消息 +CMGL：1，2，241表示信息個數(shù)，2表示未發(fā)信息，24表示信息總?cè)萘?AT+CMGD=刪除短消息，Index表示短消息存放的位置 OK刪除成功 3.2軟件設(shè)計包括的內(nèi)容 下位機軟件設(shè)計。包括：數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換程序、越限報警程序。 上位機軟件設(shè)計。包括：監(jiān)控中心主界面設(shè)計和數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計。 對于下位機與上位機通信軟件設(shè)計，因為下位機與上位機通信是通過短消息來完成的，所以通信軟件設(shè)計的關(guān)鍵是單片機如何發(fā)送AT命令。 結(jié)束語