基于GSM短信息的熱水器遙控系統(tǒng)

摘要：應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中遠(yuǎn)程控制的技術(shù)，提出了基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的熱水器遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用GSM手機(jī)模塊P1300的短信息功能，具體設(shè)計(jì)了監(jiān)控端核心控制通信模塊，并用C語言設(shè)計(jì)了軟件，家庭熱水器遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案正確可行。
關(guān)鍵詞：GSM；手機(jī)模塊；遙控

    物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是“the Intemet of things”。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。
    想像一下，一個(gè)寒冷的冬日，晚上工作結(jié)束回家后你需要沖個(gè)熱水澡來解乏?？墒窃趩挝坏哪惚仨毾然氐郊依?，然后再給熱水器加水，然后等待水達(dá)到合適溫度。如果利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了熱水器控制器并入通信網(wǎng)絡(luò)，即可通過通信技術(shù)遙控?zé)崴?，然后等我們回到家時(shí)，熱水器的水溫剛好合適使用。本文的設(shè)計(jì)正是基于這樣一種目地出發(fā)。
    全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(GSM，Global System for Mobile Communications)是目前覆蓋范圍最廣的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，短消息服務(wù)(SMS，Short Messa ge Service)是GSM終端之間通過服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，SMS服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已經(jīng)得到越來越多系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視。SMS以其實(shí)現(xiàn)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，通信成本低等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無線傳輸、車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。由于本設(shè)計(jì)所涉及的通信數(shù)據(jù)量較小，故選擇使用簡便的短信息功能來實(shí)現(xiàn)通信任務(wù)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    為了能實(shí)現(xiàn)需求的功能，本設(shè)計(jì)包括三部分：(1)浴室的熱水器水箱及配套設(shè)備，包括水溫傳感器，水位傳感器，注水電磁閥，加熱電路及其可控電子開關(guān)；(2)監(jiān)控端核心控制通信模塊，采用市場上華禹手機(jī)模塊旋風(fēng)001手機(jī)開發(fā)模塊(P1300)；(3)主控端采用任意入網(wǎng)的支持手機(jī)短信息的GSM手機(jī)。結(jié)構(gòu)如圖1。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    華禹旋風(fēng)001手機(jī)開發(fā)模塊既是一款手機(jī)又可以直接應(yīng)用于行業(yè)產(chǎn)品，比如無線數(shù)據(jù)采集、控制、安防等領(lǐng)域?？稍诠I(yè)項(xiàng)目中直接代替單片機(jī)或者是ARM，把手機(jī)開發(fā)模塊理解成一個(gè)高級單片機(jī)，甚至比單片機(jī)更簡單的小電腦，不需要了解硬件，直接在PC上開發(fā)程序，降低了軟硬件的難度。目前已經(jīng)成功地應(yīng)用于RFID公交售票，物流條碼掃描，工業(yè)數(shù)據(jù)采集，GPRS視頻監(jiān)控等領(lǐng)域。

2．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    (1)P1300內(nèi)部集成了三個(gè)主要芯片，并提供多達(dá)128PIN的擴(kuò)展口。①基帶芯片MT6225是一顆高集成的單芯片手機(jī)解決方案，內(nèi)部集成一顆104 MHz的ARM7和一顆DSP以及一些外部接口。②電源芯片MT6318是一顆專為MT6225設(shè)計(jì)的高性能PMIC。③射頻芯片MT6139是一顆直接變頻的高性能四頻帶射頻芯片，因?yàn)椴捎弥苯幼冾l，省去了中頻電路，外部電路更加簡潔，降低了射頻設(shè)計(jì)應(yīng)用難度。

    (2)傳感器與執(zhí)行器接入電路。本設(shè)計(jì)傳感器可采用太陽能熱水器控制儀表配件，水溫水位傳感器探頭(4芯通用)。市場上的水溫水位傳感器探頭原理各式各樣。P1300模塊留有復(fù)用ADC通道和豐富的GPIO接口供系統(tǒng)擴(kuò)展。模擬信號傳感器可通過調(diào)理電路經(jīng)ADC口接入，數(shù)字信號傳感器，如DS18B20直接由系統(tǒng)GPIO接入即可。
    一般紅線藍(lán)線為水位信號，白線綠線為溫度線。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)的MTK平臺的軟件操作系統(tǒng)為Nucleus，類似μCOS的RTOS操作系統(tǒng)。在Nucleus的基礎(chǔ)上抽象了WTN32形式的GUI，開發(fā)語言為C開發(fā)環(huán)境，同時(shí)也提供完整的JAVA開發(fā)環(huán)境(J2ME)供用戶使用。
    本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括兩部分，可以選用C語言來實(shí)現(xiàn)以下的設(shè)計(jì)方案。
3．1 手機(jī)控制短信息格式設(shè)計(jì)
    為了便于通信，本系統(tǒng)將采用標(biāo)準(zhǔn)格式的短信息。短信分兩種，一種為設(shè)置短信息，給出溫度設(shè)置信息和水量設(shè)置信息。收到設(shè)置信息后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整電熱器電子開關(guān)和送放水電磁閥，確保系統(tǒng)狀態(tài)向設(shè)置點(diǎn)移動(dòng)，直至符合要求；另一種為狀態(tài)查詢信息，收到查詢信息后系統(tǒng)自動(dòng)返回當(dāng)前溫度信息和水量信息。
3．2 P1300主控程序
    系統(tǒng)軟件應(yīng)分五部分：
    (1)短信息讀取程序。本部分程序監(jiān)測系統(tǒng)的短信息接收，提取信息的種類和設(shè)置信息的參數(shù)，供其他子程序調(diào)用。
    (2)短信息自動(dòng)發(fā)送程序。收到查詢信息后，本部分程序按照標(biāo)準(zhǔn)格式短信息返回當(dāng)前熱水器的狀態(tài)。
    (3)狀態(tài)控制程序。本部分程序監(jiān)測熱水器中水位和溫度的狀態(tài)，收到短信息后，根據(jù)讀取程序返回?cái)?shù)據(jù)，如果是設(shè)置信息，調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)向設(shè)置值移動(dòng)，直至符合要求。
    (4)身份認(rèn)證程序。判斷發(fā)信息者的身份，只對系統(tǒng)設(shè)定的手機(jī)號作響應(yīng)。
    (5)自動(dòng)待機(jī)功能。當(dāng)長時(shí)間未有指示時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式，等待短信息中斷喚醒。進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)，確保電源關(guān)閉，并停止注水，以免釀成事故。

4 結(jié)束語
    本文立足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)思了一遙控系統(tǒng)，借用通用手機(jī)模塊的短消息功能，以實(shí)現(xiàn)熱水器溫度和水位的狀態(tài)信息和控制信息的傳輸?？刂贫瞬捎猛ㄓ檬謾C(jī)，通過傳送標(biāo)準(zhǔn)格式的控制短信息，可以用來遠(yuǎn)程設(shè)定和查詢熱水器的水量和溫度。
    本系統(tǒng)安裝時(shí)需要確保監(jiān)控端手機(jī)模塊信號良好，控制電路必須具有良好的防水結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)浴室的高濕度環(huán)境。系統(tǒng)中留有很大的擴(kuò)展裕量，可用來對家庭中其它電器及安全系統(tǒng)遙控。