基于GSM的煤气实时报警系统

引言

随着科技的不断发展，家用的电气设备也步入智能化时代，所以基于物联网技术的智能家居逐渐走进大家的生活。物联网是继互联网之后的又一代新的信息技术，而对于作为新一代的信息技术来说它的发展才刚起步，行业标准化、数据安全化是现阶段主要解决的问题。而从国家层面上来讲，新的技术革命必将带来巨大的政治影响力和经济利益。

无线通讯已是我们生活中必不可少的一部分了，而手机依然成为了每一位市民所不可缺少的一样工具。在工作日益辛苦的今天，多数时间都是用在工作上，白天在家的时间当然就很少，使用智能家居监测家里状态以及对家电的远程控制就显得很有必要。基于GSM的煤气实时报警系统能实现对室内煤气及温湿度的监测，当发生煤气泄漏及火灾时给用户发送报警短信，并且用户可以通过手机短信方式对家电的开关进行远程控制。

1系统实现方案及工作流程

1.1系统实现方案

整个系统分为一个主机和两个分机，主机控制GSM模块接收和发送短信，解析接收到的短信命令并通过ZigBee无线通信模块对两个分机进行控制。而两个分机分别是环境监测分机和家电控制分机，家电控制分机只要通过ZigBee无线模块接收到主机发送来的指令后对家电做出开和关等操作,环境监测分机主要负责采集室内的温湿度和一氧化碳浓度,然后把数据通过ZigBee无线通信模块发送到主机上处理并实)时显示。系统整体框图如图1所示。

1.2工作流程

主机作为整个系统的数据处理中心和控制中心，环境监测分机把一氧化碳传感器和温湿度传感器采集到的数据通过ZigBee无线模块发送到主机上，然后主机对数据进行处理，换算成对应的一氧化碳浓度和温湿度在LCD上显示并和所设置的阈值进行对比，若一氧化碳的浓度或者温度高于所设置的阈值时，主机通过GSM模块给指定用户的手机发送报警短信并发出警告鸣叫声。当主机接收到新的短信命令时，更具短信命令的内容通过ZigBee无线模块控制家电控制模块对家电进行打开或者关闭等操作。

2硬件功能模块设计

2.1GSM无线通信模块

系统采用SIM300模块作为GSM无线通信模块，和其他GSM模块一样，SIM300模块是通过AT指令进行短信的收发以及数据的擦除。SIM300的通信端口为USART方式，微控制器通过串口通信对其发送AT指令即可控制SIM300模块，使用非常简单，常用的短消息AT指令如下：

AT+CSMS:选择消息服务。支持的服务有GSM-MO、SMS-MT、SMS-CB；

AT+CPMS:优先信息存储。这个命令定义用来读写信息的存储区域；

AT+CMGF:优先信息格式。执行格式有TEXT方式和

PDU方式；

AT+CSAS:保存设置。保存+CSAS和+CSMP的参数；

AT+CNMI:新信息指示。这个命令选择如何从网络上接收短信息;

AT+CMGR:读短信。信息从+CPMS命令设定的存储器读取；

AT+CMGL:列出存储的信息；

AT+CMGS:发出信息；

AT+CMSS:从存储器中发送信息；

AT+CMGD:删除短信息。删除一个或多个短信息。

2.2ZigBee无线模块

系统的ZigBee模块是使用佳杰CC2530ZigBee无线传输模块，由于CC2530芯片内部内嵌标准51核，所以CC2530ZigBee无线传输模块只需要和微控制器的串口相连接，就可以做到像使用串口一样使用CC2530ZigBee无线传输模块,使用非常方便。

在整个系统中，总共使用了三个ZigBee模块，主机使用的模块设为路由，两个分机的模块设置为节点，在上电后，三个模块会自动组网，这样可以实现三个模块中任意一对一或者一对多进行通信，组网示意图如图2所示。

向某个节点发送数据:FD+16位短地址+数据长度+数据;

向某个节点发送数据：FA+64位IEEE地址+数据长度+数据；

向每个节点发送数据：数据【透明传输】；

向每个节点发送数据：FD+FFFF+数据长度+数据；

向协调器发送数据：FD+0000+数据长度+数据。

3软件设计

在软件设计上，为了保证实时检测环境和报警，本次项目采用uC/OSII实时操作系统。该操作系统有着实时性高，代

码量小，占用资源少，易于开发等优点。在此之上还加上了基于uCGUI的界面设计，使整个软件系统容易使用，界面元素丰富且更有人性化。系统软件结构图如图3所示。

在uC/OSII实时操作系统中，本设计把所有驱动以及数

据处理分做3个任务进行实时调度与切换，任务一为LCD驱动以及触摸屏的实时刷新，任务二为GSM指令数据的接收与解析处理，任务三为两个串口以及RTC的中断处理。这样的多任务同时进行，保证了整个软件系统的实时性。

4调试结果

系统实现了对室内温室度和一氧化碳浓度的实时监测报警，以及通过手机短信方式对家电的远程开关控制。其功能以及指标如下：

环境监测分机实时采集环境中的温度、湿度以及一氧化碳浓度每隔1秒发送一次给主机，主机通过LCD触摸屏显示出来。

在主机的LCD触摸屏上实时显示温度、湿度、一氧化碳浓度以及实时时钟，其中时钟包括年、月、日、时、分、秒以及星期。

主机可以手动设置报警的短信接收号码、扌艮警阈值、日期以及时钟。

当监测到室内空气中的温度或者一氧化碳浓度高于所设置的阈值时，发送报警短信到所设置的手机号码上，同时也把当前的温度和一氧化碳浓度的数据发送到该手机号码上。

可以使用任何号码的手机发送指令获取当前温湿度以和一氧化碳浓度的数据以及打开或者关闭家电等操作。其指令如下：

“data”:获取当前温湿度以和一氧化碳浓度；

“1:op”:打开家电；

“1：C1”：关闭家电。

5存在的问题及解决方法

由于uC/OS-II任务调度优先级的问题，导致系统会出接收到短信命令而未做出相应操作的情况。该问题可以将任务细分化，操作不是很平凡的任务的优先级设置相对较低，这样可以保证系统的稳定和实时性。

6结语

基于GSM无线通信技术和ZigBee无线数据传输技术开发的煤气实时报警及家电控制系统通过手机短信方式对室内实时监测及对家电的远程控制，是一套低成本和较低开发难度的智能家居解决方案。它充分利用手机对室内环境的监测及家电的控制，具有很高的实用性和可靠性，而且具有较大的市场潜力和发展空间。

20211121_619a2de3793d3__基于GSM的煤气实时报警系统