基于GSM短信息的热水器遥控系统

摘要：应用物联网中远程控制的技术，提出了基于移动通信网络的热水器遥控系统设计，采用GSM手机模块P1300的短信息功能，具体设计了监控端核心控制通信模块，并用C语言设计了软件，家庭热水器遥控系统实现方案正确可行。
关键词：GSM；手机模块；遥控

    物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“the Intemet of things”。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
    想像一下，一个寒冷的冬日，晚上工作结束回家后你需要冲个热水澡来解乏。可是在单位的你必须先回到家里，然后再给热水器加水，然后等待水达到合适温度。如果利用物联网技术实现了热水器控制器并入通信网络，即可通过通信技术遥控热水器，然后等我们回到家时，热水器的水温刚好合适使用。本文的设计正是基于这样一种目地出发。
    全球移动网络(GSM，Global System for Mobile Communications)是目前覆盖范围最广的移动通信网络，短消息服务(SMS，Short Messa ge Service)是GSM终端之间通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，SMS服务作为GSM网络的一种基本业务，已经得到越来越多系统运营商和系统开发商的重视。SMS以其实现简单，抗干扰能力强，通信成本低等特点，在远程无线监控系统、数据采集系统、远程无线传输、车辆监控定位系统等领域中得到了广泛的应用。由于本设计所涉及的通信数据量较小，故选择使用简便的短信息功能来实现通信任务。

1 系统总体设计
    为了能实现需求的功能，本设计包括三部分：(1)浴室的热水器水箱及配套设备，包括水温传感器，水位传感器，注水电磁阀，加热电路及其可控电子开关；(2)监控端核心控制通信模块，采用市场上华禹手机模块旋风001手机开发模块(P1300)；(3)主控端采用任意入网的支持手机短信息的GSM手机。结构如图1。

2 系统硬件设计
    华禹旋风001手机开发模块既是一款手机又可以直接应用于行业产品，比如无线数据采集、控制、安防等领域。可在工业项目中直接代替单片机或者是ARM，把手机开发模块理解成一个高级单片机，甚至比单片机更简单的小电脑，不需要了解硬件，直接在PC上开发程序，降低了软硬件的难度。目前已经成功地应用于RFID公交售票，物流条码扫描，工业数据采集，GPRS视频监控等领域。

2．1 系统硬件设计
    (1)P1300内部集成了三个主要芯片，并提供多达128PIN的扩展口。①基带芯片MT6225是一颗高集成的单芯片手机解决方案，内部集成一颗104 MHz的ARM7和一颗DSP以及一些外部接口。②电源芯片MT6318是一颗专为MT6225设计的高性能PMIC。③射频芯片MT6139是一颗直接变频的高性能四频带射频芯片，因为采用直接变频，省去了中频电路，外部电路更加简洁，降低了射频设计应用难度。

    (2)传感器与执行器接入电路。本设计传感器可采用太阳能热水器控制仪表配件，水温水位传感器探头(4芯通用)。市场上的水温水位传感器探头原理各式各样。P1300模块留有复用ADC通道和丰富的GPIO接口供系统扩展。模拟信号传感器可通过调理电路经ADC口接入，数字信号传感器，如DS18B20直接由系统GPIO接入即可。
    一般红线蓝线为水位信号，白线绿线为温度线。

3 系统软件设计
    本系统的MTK平台的软件操作系统为Nucleus，类似μCOS的RTOS操作系统。在Nucleus的基础上抽象了WTN32形式的GUI，开发语言为C开发环境，同时也提供完整的JAVA开发环境(J2ME)供用户使用。
    本系统软件设计主要包括两部分，可以选用C语言来实现以下的设计方案。
3．1 手机控制短信息格式设计
    为了便于通信，本系统将采用标准格式的短信息。短信分两种，一种为设置短信息，给出温度设置信息和水量设置信息。收到设置信息后，系统自动调整电热器电子开关和送放水电磁阀，确保系统状态向设置点移动，直至符合要求；另一种为状态查询信息，收到查询信息后系统自动返回当前温度信息和水量信息。
3．2 P1300主控程序
    系统软件应分五部分：
    (1)短信息读取程序。本部分程序监测系统的短信息接收，提取信息的种类和设置信息的参数，供其他子程序调用。
    (2)短信息自动发送程序。收到查询信息后，本部分程序按照标准格式短信息返回当前热水器的状态。
    (3)状态控制程序。本部分程序监测热水器中水位和温度的状态，收到短信息后，根据读取程序返回数据，如果是设置信息，调整系统状态向设置值移动，直至符合要求。
    (4)身份认证程序。判断发信息者的身份，只对系统设定的手机号作响应。
    (5)自动待机功能。当长时间未有指示时，系统进入待机模式，等待短信息中断唤醒。进入待机模式时，确保电源关闭，并停止注水，以免酿成事故。

4 结束语
    本文立足移动通信网络构思了一遥控系统，借用通用手机模块的短消息功能，以实现热水器温度和水位的状态信息和控制信息的传输。控制端采用通用手机，通过传送标准格式的控制短信息，可以用来远程设定和查询热水器的水量和温度。
    本系统安装时需要确保监控端手机模块信号良好，控制电路必须具有良好的防水结构，以适应浴室的高湿度环境。系统中留有很大的扩展裕量，可用来对家庭中其它电器及安全系统遥控。