短信平台的设计与实现

作者：陈永峰 刘扬 鲍庆雪 张继刚

来源：《物联网技术》2016年第07期

        摘 要：国内许多降雨监测水文站仍采用人工方法监测水位和降雨量。近些年来，随着社会的进步和经济科技的发展，人们的生活、工作和生产水平有了很大提高。雨量监测系统对于研究降水尤其是暴雨特征具有重要意义，并且对农业、城市建设、电信、交通、水利等国民经济部门及防灾、减灾策略的制定具有重要作用，降雨监测短信平台是雨量监测预警系统的重要组成部分，可根据雨量监测流程和预警级别自动发送监测和预警信息；当监测设备发生故障时，也可实时向设备管理人员发送提醒短信；此外，还可以通过特定编码询问方式，通过短信索取当前降雨监测数据。

        关键词：短信平台；雨量监测；预警系统；监测设备

        中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）07-00-03

        0 引 言

        GPRS自动雨量站状态监控和数据应用系统能够及时发现、排除本区域乡镇自动雨量站因布设环境或设备自身问题而造成的故障， 某一站点雨量达到暴雨标准时， 能够及时预警并对区域雨量进行等值线分析。雨量监控系统短信平台建设的目的是为了解降雨量监控的方法与流程，掌握基于短信猫的短信接收与发送相关开发工具的使用，将两者结合完成雨量监控系统短信平台的研发。雨量监测系统短信平台实时性强，可以达到实时监控的目的。采用无线GPRS网络，减少了布线成本，可以更好地扩展网络，利于系统扩展。采用传送一体化设计，无需客户自己集成，简便快速。遇到紧急情况时，现场控制器可发送报警短信通知相关人员。可远程短信查询系统状态，紧急报警，参数设置。通过宽带网和互联网为各级气象部门及时提供详实的雨情资料；为各级、防汛部门提供重要的决策依据；为网络管理人员提供了管理平台。所有站点资料、维护情况都存储入库，方便查询，及时掌握所有雨量监测点运行情况， 使站点维护人员能够及时收到故障短信， 从而加强了保障能力。

        1 短信平台在降雨监测系统中的定位

        短信平台在降雨监测系统中的定位如图1所示，利用物联网技术，采用在每个监测点部署雨量传感器的方式，建设降雨监测网络，通过无线网络将监测数据传回指挥中心，在此基础上建立雨量监测预警系统，实现了实时降雨量展示，历史雨量查询、统计，重大雨情短信提醒等功能，为日常城市管理与防汛工作提供了有力的辅助决策支撑。其中，短信平台是雨量监测预警系统的重要组成部分。

        雨量监测短信平台利用短信收发装置（也称短信猫），根据雨量监测和预警的流程，设计短信发送启动机制、短信平台数据库以及短信发送内容和格式；设计短信接收和自动回复的方法，并建立相应的短信服务平台，接收和发送雨量短信，最终实现雨量信息的短信发送接收管理。

        2 短信猫简介

        2.1 短信猫及其功能

        所谓短信猫，其实是一种用来收发短信的设备，这种设备和我们用的手机一样，需要手机SIM卡的支持，需要收发短信时，在短信猫内插入一张我们平时用的手机卡，接通电源，通过（USB或者串口、网口）数据线和电脑相连，在电脑的应用管理软件中就可以实现短信收发的功能。

        支持GSM制式通讯的调制解调器一般也称为GSM Modem。在行业应用市场上，GSM Modem最大的用途是收发短信，故被称为短信猫[1]。短信猫还有很多别称，如GSM猫，无线猫，短信模块，GSM短信模块等。其主要功能是电话、紧急呼叫、全速率、增强全速率及半速率（FR/EFR/HR）、双音多频功能（DTMF）、GSM数据/传真、异步、透明与非透明数据电路、自动传真组3（Class 1和Class 2）等。其中短信服务功能包括文本和PDU、点对点（MT/MO）、蜂窝广播[2]。本文研究所使用的短信猫设备如图2所示。

        2.2 短信猫的应用和发展。

        短信平台是一种B/S模式的短信发送网站系统，通过互联网在网站上进行操作以实现短信的自定义发送、群发、提醒等。短信群发平台其实是一种装载在电脑上的短信群发软件，一般具有短信的单发、群发、分组等功能，有的还有一定的CRM管理功能，也是商务短信的主要载体。

        3 平台的设计与实现

        3.1 平台功能框架

        降雨监测短信平台负责向预警应急管理人员发送预警短信。若雨量传感器设备出现故障，则自动向雨量设备管理人员发送提醒短信；另外，也可以采用特定编码询问的方式，通过短信索取当前降雨量数据，系统验证后自动回复。降雨监测短信平台功能框架图如图3所示。

        平台主要功能分2大块，按照用户角度称为被动提示和主动查询。

        3.1.1 被动提示

        被动提示即用户被动地收到短信，信息包含以下两方面内容：

        （1）预警提示：根据当前降雨预警级别，发送预警短信。

        （2）故障提示：当设备发生故障后，第一时间向设备管理者发送故障短信。

        3.1.2 主动查询

        主动查询即用户主动向短信平台发送查询短信，并由短信平台返回相应的短信息，包含以下三方面内容：

        （1）历史雨情统计：统计监测区域内各个站点或者街道某个时间段内的信息，如监测区域所有监测点的雨量平均值，最大、最小值及发生时间，并以短信形式发送给用户。

        （2）历史雨情查询：查询历史雨量情况，如全天24小时雨量信息，最近4小时雨量信息，并以短信形式发送用户。

        （3）实时雨情查询：可以查询各街道、监测站点的雨量值，并按照从小到大的顺序排列，以短信形式发送给用户；查询目前的预警级别，同样以短信的形式发送给用户。

        3.2 部分功能详细设计

        3.2.1 主动查询

        3.2.1.1 整体区域查询

        整体区域查询通过发送短信的方式获取监测全部区域当前的平均降雨量，单位为毫米，具体发送内容与回复内容信息如表1所列。

        3.2.1.2 站点查询

        站点查询通过发送短信的方式获取监测区域内各个监测点当前的降雨量，单位为毫米，具体发送内容与回复内容信息如表2所列。

        3.2.1.3 街道查询

        街道查询通过发送短信的方式获取监测区域内各个街道的平均降雨量（每个街道布设若干个监测点），单位为毫米，具体发送内容与回复内容信息如表3所列。

        3.2.1.4 历史雨情查询

        历史雨情查询包括以下两项：

        （1）4小时查询：发送区域名称或监测站点编号或街道名称+日期+data4h，如XC20120530data4h，返回最近4小时的降雨信息。

        （2）全天24小时查询：发送区域名称或监测站点编号或街道名+日期+dataday，如XC20120530dataday，返回最近24小时的降雨信息。

        3.2.2 被动提示

        3.2.2.1 预警提示

        预警提示功能为：若降雨量监测达到一定等级，则自动向防汛管理人员发送降雨量实时信息短信。例如雨量值在10毫米时，按雨量等级属于中雨，则发送中雨预警短信。雨量等级划分情况具体如表4所示。

        3.2.2.2 故障提示

        故障提示功能为：若降雨监测设备发生故障，如长时间不报数、数值严重不符等，则自动向设备管理人员发送故障信息短信。设备状态情况具体如表5所列。

        3.3 平台实现

        本系统采用B/S软件体系结构[1]，运用Flex平台，使用SQL2008数据库，后台使用Java技术，实现前台与后台的高速交互。运用Socket通信将数据传输到服务器并存储入数据库，通过Java后台把数据调用到前台，之后进行解析、判断。地图数据通过ArcGIS Service 10.0发布缓存地图，实现地图的调用显示等功能，从而实现了整个系统的开发。将系统导出发行版发布在Tomcat下，实现互联网的共享服务。其中，短信平台发送模板界面如图4所示，后台服务界面如图5所示。后台操作将雨量数据插入数据库，短信猫对其插入的数据进行定向发送。

        4 结 语

        本研究的最大特点是自主建立了北京市西城区雨情监控短信平台。因此，城市防汛监测和预警就可以不依靠气象部门的降雨量信息（只起辅助作用），而采用自主雨情监测网络的实时降雨量数据作为分析的主要数据源进行预警，大大提高了监测数据的可靠性与精度。同时，因为可以自由确定监测点位置（如长期积水点附近），监测的针对性大大提高。

        雨量监测系统短信平台实时性强，可以实现具体街道具体站点的详细降雨信息，基于GPRS将信息发给相关负责人员，采用这种一体化的设计，可以减少的投资成本，若遇到紧急情况，可以在无人操作的情况下完成一系列报警，对城乡建设具有重要意义。

        参考文献

        [1]李寿林，张鹰，李秀萍.利用GSM无线模块收发短消息[J].计算机与数字工程，2005， 33（7）：79-81，84.

        [2]张云，熊承燕.基于GSM的短消息业务协议分析[J].无线通信技术，2001，2（10）：34-40 .

        [3]吴青，仵博.基于TC35i的GSM报警器的设计与实现[J].微计算机信息，2009，25（1-2）：306-307.