GSM短信报汛技术的研究与应用

沈超马浩

科技推广与应用

GSM短信报汛技术的研究与应用

沈超马浩

一、短信报汛技术现状

近年来，随着水利信息化的发展，水文报汛方式也发生了从有线向无线的转变。无线通讯的方式可以基本不受环境的影响，且具有成本低、系统建设方便等优势。特别是中国移动通讯网络的发展，为水文报汛技术的发展提供了更多的便利条件。GSM是全球移动通信系统（GlobalSystemfor Mobile Communications）的缩写，是当今全球最成熟的数字移动电话网络标准之一。SMS短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，是GSM系统中最为简单和方便的数据通讯方式，也是发展比较成熟、运行非常稳定的一项通讯技术，在多个领域都取得了广泛应用，水文报汛方面也不例外。目前短信技术在水文报汛方面的应用主要有以下两类：

1.基于GSM的自动测报系统

基于GSM的水文自动测报系统是较早在水文测报上广泛应用的短信传输技术，主要是利用了移动的GSM网络作为主要传输信道。其系统主要组成包含一个中心站和多个遥测站，各个遥测站采集水雨情信息，并通过终端模块设备将数据通过GSM网络发送至中心站。中心站设置短信接收平台负责接收各遥测站发来的数据，完成短信息解码和数据处理入库。

利用自动短信方式报送水情信息的优点在于：完全是自动报汛，具有较好的实时性和稳定性，自动化程度也较高，现场需要有自动采集装置，一经设定即无需进行人工操作；不足之处在于：数据来源于自动采集系统，采集系统必须工作可靠和数据准确。目前水利工程现场采集系统还比较少，且各个遥测站点往往都建设在比较偏僻的水闸附近，开展配置和维护工作都不是很方便，这也是影响该类系统运行的主要问题。

2.人工短信报汛平台

人工短信报汛平台的作用是将水情信息以短信方式发送至相关负责人的手机，是一种水情信息发布的方式，并能起到预警的作用。这种方式方便快捷，并可有效接入办公自动化系统。但目前该类报汛系统主要提供短信下行的功能，即主要由短信平台将信息发送至各个用户的手机上，而用户不用回复信息给平台。

本文介绍的GSM短信报汛技术是一种人工或半人工的短信报汛方式，在安徽省淮河河道管理局经推广使用，效果良好。采用双向的报汛方式，即用户可编辑水情信息短信发送给平台，平台也可将水情信息以短信的方式发送给相关用户。这种方式主要依赖于GSM网络，用户只要在有手机网络信号的地方就可通过手机报送水情汛息或接收通知信息。这种报汛技术具有较高的灵活性，且兼顾实时性和稳定性。

二、短信报汛技术原理与特点

短信报汛技术在原理上主要依赖于GSM的AT指令集技术。使用短信技术报汛的双方是用户手机和计算机终端（含终端模块设备接收短信），两者采用短信方式通讯，因此可采用AT指令来完成短信的编码、解码以及信息收发功能。

AT指令集是从终端设备或数据终端设备向终端适配器或数据电路终端设备发送的，它用一系列的指令集合实现了手机和计算机终端之间的短信通讯。常用的AT指令主要有以下几条：

（1）AT+CSCA设置短信息中心号码，具体号码由当地运营商决定；

（2）AT+CMGF设置短信息格式:0 为PDU格式，1为文本格式；

（3）AT+CMGS发送一条短信息；

（4）AT+CMGR读取一条短信息；

（5）AT+CNMI显示新收到的短信息；

（6）AT+CMGD删除SIM卡内的短信息。

短信通讯编码主要可采用AT指令的PDU模式和TEST模式两种模式来完成。TEST模式是一种纯文本方式，比较简单，但是不适合做自定义传输。PDU模式表面上是一串ASCII码，是由8位字节的十六进制数，或者BCD码十进制数组成，这种PDU串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其他信息，如SMS服务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。使用这种方式进行短消息编码较为复杂，但可提供较为强大的功能。以一串实际的PDU串举例，“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”代表所有字节的长度，是十六进制数，2字节，高字节在前。“80”为固定字节，“09”代表方式是短消息方式。“0B”为固定分隔符，“13 96 60 75 89 00”代表发送手机卡号，“13 66 33 54 86 40”则是接收手机卡号，“6C 34 4F 4D 00 31 00 32 00 33”则为发送内容，经UNICODE解码为“水位123”，“7E”为校验码，至此完成短信通讯的编码。当水情报汛信息由手机发往模块端时，AT指令编码的短信会经GSM网络传输到计算机终端的接收模块，并通过串口与计算机通讯，经程序解码后即可得到实时的水情信息。而计算机终端也可采用AT指令技术对水情信息编码，并经过终端模块转发给各个手机。

三、系统组成

1.短信数据自动接收及处理系统

计算机终端数据接收及处理系统是短信报汛技术的数据中心，也是整个报汛系统的重要核心，主要提供了四项基本功能：短信数据提取，短信数据过滤，短信容错处理，短信告警群发。

短信数据提取功能主要是系统通过AT指令集技术解析收到的报汛短信信息，将其中重要的原始信息提取出来并存放至内存变量中，为下一步将信息过滤入库做好准备。短信的数据过滤和容错处理两项功能则是对提取出来短信内容分析比较和判断，去除错误信息，将准确信息录入系统数据库中。这两项功能能有效保证接收到的报汛信息的准确性。短信告警群发功能可随时将人工在计算机上输入的水情告警信息发送到指定水情站点负责人的手机上。

2.GSM无线传输模块和GSM无线网络

GSM无线传输模块是接收和发送短信的核心硬件设备。模块内集成了C8051F020工业级单片机芯片（混合信号系统级芯片）和Siemens MC39I工业级GPRS/GSM模块。C8051F020具有丰富的片上硬件资源及高速运算速度，可以和计算机串口输出信号通讯。Siemens MC39I工业级GPRS/GSM模块提供了无线GSM通讯功能。GSM无线网络则提供了传输的信道。三者共同筑成了手机和计算机终端之间的通讯桥梁。

3.手机终端设备

完成短信数据自动接收及处理系统的建设以及传输网络的布设之后，系统只需要一部具有发送短信功能并且加入GSM网络的手机即可实现水情信息的收发。具有短信功能的手机均配置有短信收发模块，用户可编辑水情短信经由GSM网络发送至计算机终端中心号码，也可接收计算机终端发来的短信。

4.短信报汛技术应用

安徽省淮河河道管理局每天需要完成其所管理的下属100多个水位观测点的水情信息测报工作，传统的报汛技术无法高效满足其需求，目前已使用GSM短信报汛技术来完成短信报汛工作。各下属单位的水位观测负责人可通过手机将每日观测的水情数据以短信方式发送至省局，省局服务器实现水情信息的自动接收入库并在网上定时发布，用户可登录省局水情网站查询当日以及历史水情信息。整套系统不仅实现了高效的自动化管理，还能保证报汛信息的实时性、准确性、完整性和可靠性。

四、结语

短信报汛技术利用移动GSM网络平台提供的短消息服务，结合无线通信技术应用于水情报汛工作，较好地实现了水情信息的短信报送、数据接收、处理和网上发布，不仅大大提高了报汛工作效率，也保证了报汛数据的实时性和准确性。特别对于一些中小型涵闸，现场没有水情自动监测设施，可借助该项技术通过人工辅助手段较好地实现水情信息的报送

（作者单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院 233000）