基于短消息功能修改负荷终端参数的程序设计

摘 要 指出了短消息在电力通信中的应用前景，并具体分析了短信在电力负荷管理系统中的应用方式。根据短信的技术特点，以及短信在电力通信中的各种应用，作了具体比较，得出利用短信功能实现电力设备应用的辅助操作功能，可进一步扩展设备产品应用的功能性并提高便利性。文章着重介绍了GPRS／CDMA短信功能修改负荷终端参数的软件设计和实现过程。
关键词 短消息 GPRS／CDMA 负荷终端 AT命令

引 言
    短消息业务是GPRS／CDMA系统中最为简单和方便的数据通信方式，它不需要附加其他较为庞大的数据终端设备，仅使用GPRS／CDMA模块就可以进行信息交流。短消息业务是通过信道传输的，所以这些信息的发送和接收可以在GPRS／CDMA网络上与语音、数据和传真服务同时进行而不会彼此产生任何干扰。在诸多增值业务中，短消息服务因其价格低廉、使用方便、信息传递准确及时、可存储转发等优点而备受欢迎。短消息服务具有良好的市场，并最早应用于电力系统传输领域。

1 短消息在电力通信中的应用
    短消息电力负荷系统中数据的传输模式有2种：对电力负荷管理终端进行数据召测，及终端数据主动上传。短消息在终端侧的连接方式相同，在主站侧的连接方案有2种：
    方案一是通过短消息通信方式，在主站设置一个或若干个GSM／CDMA中心主台，与终端的GPRS／CDMA通信模块直接“点对点”通信。这种方式适用于终端数量较少的场所，可减少主站的设备投资。
    方案二是从短消息服务中心建立专线连接，短消息通过专线发送到服务中心，服务中心再转发到终端中；终端侧的数据先发到短消息服务中心，再通过专线传到电力负荷主站上。该方式可以解决主站侧多个终端设备上报造成的信道容量问题。但是，这种方式需要申请数据专线的连接并承担一定的运行费用。
    短消息业务在电力负荷系统中的应用存在以下缺点：
    ◆实时性差，不适用于对实时控制功能要求很高的负荷管理系统；
    ◆短消息业务还不适用于电力负荷管理系统的分组与群发功能；
    ◆数据传输长度受到限制，每条短消息的长度最多为140字节，这样也不利于大量数据的传输。
    基于以上的原因及GPRS／CDMA通信技术的不断发展，大多数电力设备在数据传输通信上都使用GPRS或CDMA，而短信功能则慢慢成为电力设备应用中的辅助操作功能。这些辅助功能必不可少，可以极大地扩展设备产品应用的功能性，提高便利性。例如利用短信实现实时报警功能，如负荷管理预付费报警、电力线防盗系统、电力通信网的管理报警等；利用短信实现参数修改的功能，如本文中实现短信修改负荷管理终端中IP地址和端口号等。

2 短消息操作的AT命令和报文格式
    AT命令是由美国Hayes公司推出的Mdoem操作命令集，是Modem通信接口的工业标准。GPRS／CDMA模块在实际应用中，通信方式和任何通信相关的参数均利用AT命令的形式通过串口本地更改设置。
    在GPRS模块(以MC55为例)中短信操作相关的AT命令有：
    AT+CMGF=1(设置短信格式为文本)
    AT+CNMI=3，1(设置新消息提示)

    +CMTI："MT"，2(收到新短消息提示，表示新消息存储于存储空间第2条)
    AT+CMGR=2(读出存储序号为2的消息)
    AT+CMGD=2(删除存储序号为2的消息)
    AT+CMGS=139********＼r>"Message"OxlA(短信发送操作)
    在CDMA模块(以AnyDATA公司的模块为例)短信相关的AT命令有：
    AT+UGSM=1(选择使用第2套短信指令)
    AT+CMGF=1(格式化输出，实际数据的每个字节输出其ASCII值)
    AT+CMGF=0(普通格式，输出短消息的二进制原文)
    CMT：1(有短信来时终端显示，为1表示新消息存储于空间的第1个位置)
    AT+CMGR=1(读存储序号为1的消息)
    +CMGR：00000220，13956083950，，2008／08／29／10：13，0，123456789＼r＼nOK＼r＼n(模块回复)
    AT+CMGS=2，13956083950，，0，123(发信息过程)
    +CMGS：2＼rknOK＼r＼nCMGS：2，1(发送成功模块回复)
    在设计中，主要利用GPRS／CDMA的短信功能来修改和查询终端系统的IP地址、端口号和服务类型，以及利用短信复位终端系统的GPRS／CDMA模块。自定义了短信的报文格式，这些报文主要由字母和数字组成。为了方便短信操作，在GPRS和CDMA的短信操作中都选用文本格式。
    短信报文命令格式：
    AT+KDC 修改命令
    具体格式：PAT+KDC=210．45．240．8，8080，192．168．0．18，9999，，，cmnet#
    前半部分为主IP和端121号，接着是备用IP和端口号，最后是服务类型。其他短信报文格式有：
    AT+KDC? 查询命令
    AT+RET 复位命令
    终端系统在给操作用户回复相关结果时，也严格按照这种短信报文格式进行操作。

3 短消息功能的程序设计
    GPRS和CDMA短信整体的设计框架是一样的，只是在某些具体细节上有些区别。由图1所示的流程可以了解到，当有短信来的时候，MCU的串口会收到短信来提示符，接着系统会发送读操作AT命令，将相应短信存储器中的消息读出来，再对读出的短信进行解包处理判断出本条短信的操作类型，然后进行相应的操作。如修改操作，需要将终端系统的原有IP地址、端口和服务类型修改成操作者需要的IP地址、端口和服务类型，并将修改后的 IP地址、端口和服务类型作为回复信息发回给操作者，然后复位GPRS／CDMA模块。另外，在进行短信操作时，需要及时清理GPRS／CDMA模块的短信存储空间，以免短信存储空间满，造成新的短信不能接收。

    整个短信功能实现的主要函数如下：

    需要注意，短信功能作为整个GPRS／CDMA通信功能的一部分，其本身必须与整个GPRS／CDMA通信框架融合。为了将短信处理函数 HandleSMS()很好地放在GPRS／CDMA通信框架中，使短信操作与GPRS／CDMA通信无缝连接，互不影响，考虑和解决了以下几点：
    ①短信的操作不能发生在GPRS／CDMA模块正在拨号连接的过程中，所以在设计中，对模块的拨号过程进行强制保护。短信的具体操作主要发生GPRS／CDMA模块的未连接状态和数据传输状态。
    ②短信在修改过系统参数后，需将修改后的参数作为应答信息回复给操作者，然后GPRS／CDMA模块复位，按照新的参数进行上线连接。需要注意的是模块复位时间与应答信息回复时间之间的操作匹配，否则会造成应答信息收不到。设计中，利用相关定时器控制复位操作的执行时间，确保在收到应答信息后模块再复位。
    ③CDMA模块在进行AT模式操作连接后进入透传模式。在该模式下任何AT操作都会视为传输数据，所以当在透传模式下进行短信操作时，需要将已建立的连接断开。设计中，在透传模式下进行短信操作时，强制复位CDMA模块，使模块上电但不连接上线，然后再进行短信操作。
    ④为了防止短信存储空间满，或者因为信号强度等原因造成短信没有及时收到，在程序设计中短信解包处理操作后会立即删除存储区的短信，并在AT的拨号中设置1次读操作和1次删除操作，以保证有足够的储存空间来接收短信。读操作用来处理上次没有及时收到的短信。

结 语
    本文重点介绍了在负荷管理系统中，如何实现短信修改负荷管理终端IP地址和端口号的功能。文中详细说明了实现GPRS／CDMA短信功能所需的AT命令以及各命令之间的关系和操作顺序，阐述了实现GPRS／CDMA短信功能的软件设计流程，给出了功能函数的框架，具体说明了在软件设计中的重点和难点并给出了若干解决方法。该设计已应用到终端现场，运行稳定可靠，具有很好的工程应用价值。