GSM短信報汛技術的研究與應用

沈超馬浩

科技推廣與應用

GSM短信報汛技術的研究與應用

沈超馬浩

一、短信報汛技術現狀

近年來，隨著水利信息化的發展，水文報汛方式也發生了從有線向無線的轉變。無線通訊的方式可以基本不受環境的影響，且具有成本低、系統建設方便等優勢。特別是中國移動通訊網絡的發展，為水文報汛技術的發展提供了更多的便利條件。GSM是全球移動通信系統（GlobalSystemfor Mobile Communications）的縮寫，是當今全球最成熟的數字移動電話網絡標準之一。SMS短信息服務作為GSM網絡的一種基本業務，是GSM系統中最為簡單和方便的數據通訊方式，也是發展比較成熟、運行非常穩定的一項通訊技術，在多個領域都取得了廣泛應用，水文報汛方面也不例外。目前短信技術在水文報汛方面的應用主要有以下兩類：

1.基于GSM的自動測報系統

基于GSM的水文自動測報系統是較早在水文測報上廣泛應用的短信傳輸技術，主要是利用了移動的GSM網絡作為主要傳輸信道。其系統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，并通過終端模塊設備將數據通過GSM網絡發送至中心站。中心站設置短信接收平臺負責接收各遙測站發來的數據，完成短信息解碼和數據處理入庫。

利用自動短信方式報送水情信息的優點在于：完全是自動報汛，具有較好的實時性和穩定性，自動化程度也較高，現場需要有自動采集裝置，一經設定即無需進行人工操作；不足之處在于：數據來源于自動采集系統，采集系統必須工作可靠和數據準確。目前水利工程現場采集系統還比較少，且各個遙測站點往往都建設在比較偏僻的水閘附近，開展配置和維護工作都不是很方便，這也是影響該類系統運行的主要問題。

2.人工短信報汛平臺

人工短信報汛平臺的作用是將水情信息以短信方式發送至相關負責人的手機，是一種水情信息發布的方式，并能起到預警的作用。這種方式方便快捷，并可有效接入辦公自動化系統。但目前該類報汛系統主要提供短信下行的功能，即主要由短信平臺將信息發送至各個用戶的手機上，而用戶不用回復信息給平臺。

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

二、短信報汛技術原理與特點

短信報汛技術在原理上主要依賴于GSM的AT指令集技術。使用短信技術報汛的雙方是用戶手機和計算機終端（含終端模塊設備接收短信），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、解碼以及信息收發功能。

AT指令集是從終端設備或數據終端設備向終端適配器或數據電路終端設備發送的，它用一系列的指令集合實現了手機和計算機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設置短信息中心號碼，具體號碼由當地運營商決定；

（2）AT+CMGF設置短信息格式:0 為PDU格式，1為文本格式；

（3）AT+CMGS發送一條短信息；

（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位字節的十六進制數，或者BCD碼十進制數組成，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服務中心號碼、目標號碼、回復號碼、編碼方式和服務時間等。使用這種方式進行短消息編碼較為復雜，但可提供較為強大的功能。以一串實際的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”代表所有字節的長度，是十六進制數，2字節，高字節在前。“80”為固定字節，“09”代表方式是短消息方式。“0B”為固定分隔符，“13 96 60 75 89 00”代表發送手機卡號，“13 66 33 54 86 40”則是接收手機卡號，“6C 34 4F 4D 00 31 00 32 00 33”則為發送內容，經UNICODE解碼為“水位123”，“7E”為校驗碼，至此完成短信通訊的編碼。當水情報汛信息由手機發往模塊端時，AT指令編碼的短信會經GSM網絡傳輸到計算機終端的接收模塊，并通過串口與計算機通訊，經程序解碼后即可得到實時的水情信息。而計算機終端也可采用AT指令技術對水情信息編碼，并經過終端模塊轉發給各個手機。

三、系統組成

1.短信數據自動接收及處理系統

計算機終端數據接收及處理系統是短信報汛技術的數據中心，也是整個報汛系統的重要核心，主要提供了四項基本功能：短信數據提取，短信數據過濾，短信容錯處理，短信告警群發。

短信數據提取功能主要是系統通過AT指令集技術解析收到的報汛短信信息，將其中重要的原始信息提取出來并存放至內存變量中，為下一步將信息過濾入庫做好準備。短信的數據過濾和容錯處理兩項功能則是對提取出來短信內容分析比較和判斷，去除錯誤信息，將準確信息錄入系統數據庫中。這兩項功能能有效保證接收到的報汛信息的準確性。短信告警群發功能可隨時將人工在計算機上輸入的水情告警信息發送到指定水情站點負責人的手機上。

2.GSM無線傳輸模塊和GSM無線網絡

GSM無線傳輸模塊是接收和發送短信的核心硬件設備。模塊內集成了C8051F020工業級單片機芯片（混合信號系統級芯片）和Siemens MC39I工業級GPRS/GSM模塊。C8051F020具有豐富的片上硬件資源及高速運算速度，可以和計算機串口輸出信號通訊。Siemens MC39I工業級GPRS/GSM模塊提供了無線GSM通訊功能。GSM無線網絡則提供了傳輸的信道。三者共同筑成了手機和計算機終端之間的通訊橋梁。

3.手機終端設備

完成短信數據自動接收及處理系統的建設以及傳輸網絡的布設之后，系統只需要一部具有發送短信功能并且加入GSM網絡的手機即可實現水情信息的收發。具有短信功能的手機均配置有短信收發模塊，用戶可編輯水情短信經由GSM網絡發送至計算機終端中心號碼，也可接收計算機終端發來的短信。

4.短信報汛技術應用

安徽省淮河河道管理局每天需要完成其所管理的下屬100多個水位觀測點的水情信息測報工作，傳統的報汛技術無法高效滿足其需求，目前已使用GSM短信報汛技術來完成短信報汛工作。各下屬單位的水位觀測負責人可通過手機將每日觀測的水情數據以短信方式發送至省局，省局服務器實現水情信息的自動接收入庫并在網上定時發布，用戶可登錄省局水情網站查詢當日以及歷史水情信息。整套系統不僅實現了高效的自動化管理，還能保證報汛信息的實時性、準確性、完整性和可靠性。

四、結語

短信報汛技術利用移動GSM網絡平臺提供的短消息服務，結合無線通信技術應用于水情報汛工作，較好地實現了水情信息的短信報送、數據接收、處理和網上發布，不僅大大提高了報汛工作效率，也保證了報汛數據的實時性和準確性。特別對于一些中小型涵閘，現場沒有水情自動監測設施，可借助該項技術通過人工輔助手段較好地實現水情信息的報送

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學研究院 233000）