基于SIM900A的高速公路远程报警系统设计*

朱伶俐，沈碧波

（1.安徽电子信息职业技术学院电子工程系，安徽蚌埠 233000;2.安徽蚌明高速公路开发有限公司高速养护部，安徽蚌埠）

基于SIM900A的高速公路远程报警系统设计*

朱伶俐1，沈碧波2

（1.安徽电子信息职业技术学院电子工程系，安徽蚌埠 233000;2.安徽蚌明高速公路开发有限公司高速养护部，安徽蚌埠）

介绍了一种用于高速公路（或类似的野外环境）中的实时短信报警系统.该系统以STC12LE5A60S2单片机为控制中心，利用压片传感器采集震动信号，再控制SIM900A模块与GSM网络连接，可完成对高速公路上事故信息的采集，并转化为事故报警信息发送到监控平台上，实现了高速公路上实时、主动、准确的事故报警.该系统成本低、功耗小，无需市电供电，克服了高速公路管理部门被动获取事故信息的缺点，具有良好的应用前景.

SIM900A;太阳能电池板;STC12LE5A60S2;AT指令;短信报警

随着交通行业的迅速发展和汽车持有量的增加，高速公路上的交通事故也成为人们关注的焦点.发生事故时，高速公路相关部门处理事故的能力主要体现在两个方面:时效性和主动性.目前高速公路上的事故信息采集主要依赖视频监控和过路人员反馈两个途径.但多数高速公路尚未做到视频监控全路面覆盖，视频监控人员也很难做到24小时面对监控屏幕等待事故的发生;此外，过路人员的信息反馈准确率低且存在时延，因此，高速公路管理部门处于被动地位，时间上的延误会加大事故的伤亡.

由于高速公路的车流量大、车速快，绝大多数的高速交通事故都伴随着对高速护栏的碰撞.基于这一思想，本文提出了高速公路短信报警系统的解决方案.该系统将独立的报警节点与高速护栏固定在一起，并事先将位置信息写入各个节点中，通过震动传感器采集信息，单片机控制短信发送模块通过GSM网络向监控平台发送信息［1］.当有碰撞事故发生时，被碰撞的节点能将时间、地点等相关信息第一时间发送到监控平台，这样高速公路相关部门就能在第一时间准确、主动地获取事故位置信息，还能根据产生报警的节点数量初步判定事故的大小，再结合视频监控及时进行事故救援.

1 系统结构

系统主要由报警节点和监控平台构成（如图1），其中报警节点由供电模块、主控电路、网络平台构成;监控平台由个人移动终端和PC监控平台构成［2］.

报警节点内部写入了路况位置信息，在正常情况下处于待机状态，并定时向监控平台反馈正常状态“OK”信息［3］.当有碰撞事故发生时，节点的震动传感器采集震动信号，通过单片机和SIM900A模块将震动信号转换成短信并通过GSM无线网络进行传输，最终发送到监控平台，实现报警目的.

图1 系统结构图

2 电路的实现

2.1 供电模块

由于目前对于大多数高速公路而言，实行市电供电还有一定难度，因此，报警节点采用9V/5W太阳能电池板结合3.7V锂电池供电方案，如图2.模块采用CN3063锂电池充电管理芯片，其内部固定的充电电压为恒压4.2V.SIM900A的工作电压是3.4V ～4.8V，单片机 STC12LE5A60S2 的工作电压是2.2V ～3.6V.在正常休眠待机模式下，SIM900A的最低耗流仅为1.0mA，但在信息发送的瞬间SIM900A模块会产生较大的瞬时电动势，使得系统的瞬间电流会达到2A以上，此时可串联一个感抗值较大的电感来解决.实验证明，9V/5W太阳能电池板结合单节3.7V的锂电池足够提供本系统单个报警节点的供电.

图2 锂电池充电模块

2.2 主控电路

主控电路由数据采集电路、单片机控制模块和短信发送模块构成.

（1）数据采集电路，是基于单片机STC12LE5A60S2的压片震动传感器电路.压片震动传感器的原理关键在于传感器内部的压电陶瓷:当电压作用于压电陶瓷时，压电陶瓷本身就会随电压和频率的变化产生机械变形;反之，当震动压电陶瓷时，就会产生一个电荷，再通过电压转换电路将这个电荷转换成TTL电平输出，作为报警的触发信号.本系统将TTL电平输出信号与单片机内部 P3.2口，即内部时钟中断的INT0相连.

（2）单片机控制模块.本系统采用的STC12LE5A60S2单片机，是由宏晶科技公司生产，它是一款单时钟机器周期的增强型51系列单片机，能完全兼容传统的8051系列单片机的指令代码，在速度上比前者快8～12倍.同时，该单片机自带两个全双工通用异步串行通信端口，能够实现单片机与计算机、单片机与SIM900A模块的连接，实现通信功能.

（3）短信发送模块的主要芯片是SIM900A，它是由SIMCOM公司专为中国大陆设计的2频GSM/GPRS通讯模块，采用SMT封装，尺寸只有24*24*3（单位均为毫米），重量只有3.4g，休眠状态功耗只有1.0mA，十分适合小巧、紧凑型的设计，可通过AT指令控制实现语音通信、短信和GPRS数据传输等功能［4－6］.

（4）STC单片机与SIM900A之间的通信.为方便读者理解，现对下述电路中出现的英文简称进行说明，见表1.

表1 系统英文简称说明

在本系统短信报警电路中，单片机采用双串口通信，方式如图3.

图3 STC单片机与SIM900A之间的通信

①单片机串口1与PC电脑通信用以下载程序或调试，即 S1T－PCR、S1R －PCT.

②单片机串口2与SIM900A模块进行通信:SIM900A的引脚9为SIM900A串口发送引脚GT，与单片机串口2接收端连接，即GT－S2R;SIM900A的引脚10为SIM900A串口接收引脚GR，与单片机串口2发送端连接，即GR－S2T.

③当压片陶瓷接受外界撞击产生震动信号时，压片震动传感器将这个信号转换为TTL电平输出到单片机INT0口，单片机通过串口2控制SIM900A模块发送信息到监控终端，高速公路工作人员就能够第一时间获取事故信息.

2.3 网络平台

本系统的短信发送可依托通信运营商的GSM网络或GPRS无线网络平台，但是考虑到系统的稳定性和整体的维护成本，我们暂时采用通过GSM网络发送的方案.

2.4 监控平台

本系统的监控平台主要由两部分构成，一是具有短信收发功能的个人手机，可由高速公路维护负责人持有，随时随地获取事故信息;二是与视频监控平台相连的PC电脑，可结合运营商开发的具有短信收发功能的电脑客户端软件使用，做到视频监控和短信报警相融合，更加直观地获取事故信息.

3 系统软件介绍

3.1 AT 指令介绍

AT指令是一组以“AT”做首、以字符结束的字符串，用户可通过AT指令实现对终端设备的各种控制，如呼叫、短信、数据业务等.本系统AT指令实质是STC单片机与SIM900A芯片之间的通信协议.本系统发送短信需要用到的AT指令如表2.

表2 系统AT指令

3.2 短信编码

SIM900A短信发送有两种方式，一种是TEXT文本模式，一种是PDU模式.TEXT文本模式由于发送的短信只能是ASCⅡ字符，所以，更适用于纯英文模式，当发送汉字的时候，接收的短信会出现乱码的现象.第二种PDU模式采用Unicode编码，可以发送中英文字符.下面介绍本系统中使用PDU模式的短信编码过程.

PDU短信编码由13个部分组成，比如我们要发送“创新”二字时，短信编码为“089168311030500 5F011000D91685118325476F80008FF04521B65B0”，其分段含义介绍见表3.

假设负责监控的个人移动终端的号码是+8615812345678，以高速公路上108号护栏放置的节点为例，我们在节点内部提前写入信息“108号护栏发生碰撞事故”，编码后是“0891683110305005 F011000D91685118325476F80008FF1800310030003853 F762A4680F53D1751F78B0649E”.当此节点发生碰撞事件后，个人移动监控终端上就会收到内容为“108号护栏发送碰撞事故”的报警信息.

表3 PDU编码分段介绍

4 结论

本文主要介绍了一种基于SIM900A模块的远程无线短信报警系统.该系统采用太阳能电池板供电，摆脱了市电供电对类似高速公路等野外环境的束缚;以 STC12LE5A60S2单片机为控制中心，以SIM900A芯片为通信模块，同时利用现有成熟的GSM网络实现事故报警短信的实时发送，将使高速公路的监控由被动变主动，提高了事故处理的时效性.

［1］倪伟，张粤.智能家居安防系统的设计［J］.淮阴工学院学报，2009，18（5）.

［2］王枭，林平分.基于电力线通信的温度采集系统的设计［J］.单片机与嵌入式系统应用，2013，13（7）.

［3］郭晨，孙晓冬，房大伟，等.基于GSM网络的智能电子锁芯无线报警系统［J］.南京师范大学学报（工程技术版），2014，14（1）.

［4］翟顺，王卫红，张衎，等.基于SIM900A的物联网短信报警系统［J］.现代电子技术，2012，35（5）.

［5］王明新.基于SIM900A的GSM远程监控系统设计［J］.电脑知识与技术，2014（15）.

［6］甘志伟，闫凯.基于SIM900A的无线数据采集卡设计与实现［J］.山西电子技术，2013（1）

Highway Remote Alarm System Based on SIM900A

ZHU Ling－li1，SHEN Bi－bo2
（1.Department of Electronic Engineering，Anhui Vocational College of Electronics＆ Information Technology，Bengbu，Anhui 233000，China;2.Department of Highway Maintenance，Anhui Beng － ming Expressway Development co.，LTD，Bengbu，Anhui 233000，China）

This paper introduces a real－time SMS alarm system which used for highway（or similar field environment）.STC12LE5A60S2 microcontroller is the control center of this system.It uses pressure sensor to complete the vibration signal acquisition and connects to GSM network through SIM900A.Thus vibration signal can be converted to accident alarm information and sent to the monitoring platform，realizing a real－time，active and accurate accident alarm function on the highway.

SIM900A;the solar panels;STC12LE5A60S2;AT command;SMS alarm

TP36

A

1008－7974（2015）02－0004－04

10.13877/j.cnki.cn22 －1284.2015.04.002*

2015－03－10

发明专利“公路防护栏碰撞远程报警系统”（201310652160.x）

朱伶俐，女，安徽阜阳人，教师.

book=36,ebook=358

（责任编辑:王前）