基于GSM技术的超远程水泵控制系统设计

基于ＧＳＭ技术的趱远程水泉控制系统设计　电子质量（２０１４笫（）４期）　

基于ＧＳＭ技术的超远程水泵控制系统设计　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｕｐｅｒ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｕｍｐ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＳＭ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

任庆朋，，褚卫忠ｚ，吕书泉ｓ，胡光武’，赵胜’（１．山东科技大学信息与电气Ｉ　程学院，山东青岛２６６５９０；２．中煤科工集团常州研究院有限公司，江苏常州　

２ｌ３０ｌ５：３．充矿天池能源公司，山东兖州２７２１００）　Ｒｅｎ　Ｑｉｎｇ—ｐｅｎｇ’，Ｃｈｕ　Ｗｅｉ—ｚｈｏｎｇ￣Ｌｖ　Ｓｈｕ－ｑｕａｎ￣Ｈｕ　Ｇｕａｎｇ－ｗｕ’．Ｚｈａｏ　Ｓｈｅｎｇ’（Ｉ．（＇ａｌｌｅｇｅ　ｏｆ［ｎｆｎｎｎａｔｉｎｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｈａｎ（ｈｍｇ　９ｉｎｇｄａｏ　２６６５９１）；２．ＣＣＥＧ（＇ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　２１３０１５；３．Ｙａｎｋｕａｎｇ　＿ｒ＿ｉｌｎ‘・ｈｉ　Ｅｎｅｒｇ３＂Ｃｏｍｌｍｎｙ．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｙａｎｚｈｏｕ　２７２１ｏ０）　

摘要：针对传统远程控制器存在控制距离短、易受障碍物干扰、无反馈信息等问题，设计了一种基于ＧＳＭ　技术的超远程水泵控制系统。该系统是基于时分多址技术的ＧＳＭ短信业务，以ＡＲＭ处理器和ＧＳＭ通信　模块为核心，采用标准ＡＴ指令和串口通信以ＰＤＵ短信的格式实现对水泵运转、水管上水、水塔液位高度　的控制和反馈。实际应用表明．该系统工作稳定，实用性强。　关键词：ＡＲＭ处理器；ＧＳＭ通信模块；ＡＴ指令；ＰＤＵ短信；反馈信息　中图分类号：ＴＰ２７３　．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—０１０７（２０１４）０４—００１７－０７　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ　ｄｉ￣ａｎｃｅ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｔｏ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｎｏ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｓｉｇｎａｌ，ａ　ｓｕｐｅｒ　ｒｅ－　ｍｏｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＳＭ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＳＭ　ＳＭＳ　ＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡＲＭ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ａｎｄ　ＧＳＭ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ，ｃａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｈｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｔｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｕｍｐ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｐｉｐｅ　Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｓｔａｂｌｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｓｔｒｏｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＲＭ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ＧＳＭ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ；ＡＴ　ｃｏｍｍａｎｄ；ＰＤＵ　ｍｅｓｓａｇｅ：ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ＣＬｃ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＰ２７３＂．５　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｃｏｄｅ：Ａ　Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：ｌｏ０３—０１０７（２０１４）０４—００１７　７　

０引言　

我闰海岸线蜿蜒漫长，其间分布着４２个沿海城市，　

在这些沿海城市中，海产养殖业极其发达。从大海中抽　

水储存在用户建造的水塔中，然后再从水塔中抽水到用　

户的养殖池中，这是我同海水养殖业普遍采用的模式，　

而从海中抽水用的是几台大功率的水泵，它一般安装在　

水塔旁边的泵房中，用户在海水涨潮时需要跑到泵房中　

启动电机，退潮时需要再次跑到泵房中关闭电机，而大　

多数泵房距离用户的养殖池在１千米以上，往往一天要　

跑好多趟，给用户带来了很大不便。而且水塔比较高，用　

户也很难掌握水塔中的水位，这也使得用户在抽水时具　

有很大的盲目性。随着通信科技的进步，ＧＳＭ（全球移动　

通信系统，Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技术　

得到广泛应用，其中基于时分多址技术的ＧＳＭ短信业　

务是日前比较完善成熟、应用最广泛的信息传输系统，　

ＧＳＭ短信功能可以作为传输各种控制命令、反馈信号　和数据监测的通信系统，并在远程控制、无线安防系统、　

导航定位中得到广泛应用。鉴此，笔者设计了一种基于　

ＧＳＭ技术的超远程水泵控制系统。　

１系统组成　

该系统由信号发送端和信号接收端两部分组成。　该系统的信号接收端主要南ＡＲＭ处理器、ＴＣ３５ｉ　

通信模块、信号采集继电器模块、控制继电器模块、靶式　

流量开关、液位传感器、液位开关、液晶显示组成。ＡＲＭ　

处理器与ＴＣ３５ｉ通信模块通过串几通信Ｉ　Ｉ，其结构如图１　

所示。其中，信号采集继电器模块Ｉ　Ｉ采用Ｉ２Ｖ的继电器　

采集信号，提高了采集信号的抗干扰能力；控制继电器　

模块由光电耦合器、１２Ｖ继电器、２４Ｖ中间继电器组成，　

控制信号经过光电隔离和放大，有效防止了水泵的误动　

作，控制继电器模块　】发出的控制信号为标准的ＤＣ２４Ｖ　

和ＡＣ２２０Ｖ，可以控制水泵动力箱的交流接触器，实现　

基金项目：山东省青少年教育科学研究院立项课题（新技术、新产品、新工艺的研究和制作类基于ＴＣ３５ｉ的水产养殖自动化设备１３ＤＪＳ０３１）　作者简介：任庆朋（１９８８一）　男　硕ｔ－研究生，主要研究方向为自动检测监控与系统集成。　

１７　电子质量（２０１４第（）４期）　基于ＧＳＭ技术的趁远程水泉控制系统没计　

回曷西晒Ｅ＝］　

图１信号接收端系统结构　

水泵的启动和停止；液位传感器采集的液位信号经过　

ＡＲＭ处理器显示在１２８６４液晶＿卜，同时也可供液位查　

询使用。　

该设备的信号发送器主要由ＡＲＭ处理器、ＴＣ３５ｉ　

通信模块、按键、指示灯、１２８６４液晶组成，其结构如图２　

所示。当水泵已启动时，对应的电机指示灯会亮；当水管　

已经抽ｆ：水时，上水指示灯会亮；当按下液位查询按键　

时，液晶就会显示此次液位查询的结果。　

售号发送墨　

１８　图２信号发送器系统结构　２工作原理　

２．１信号发射端　出水　

２．１．１手机　

养殖户的手机可以作为信号发射端，发出控制信号　

和查询信号。将养殖户的手机号码通过ＡＲＭ处理器编　

写ＡＴ指令ｌ，写入信号接收端的ＴＣ３５ｉ模块中，用户通过　

发送　定格式的短信来实现操作。接收端的ＴＣ３５ｉ模块　

接收到短信，存放到程序指定的存储区中Ｉ　，ＡＲＭ处理　

器访问指定存储区的内容，如果与处理器的判断条件一　

致，就执行相应的操作。例如：通过手机发送指定格式的　

短信“ｌ｝｝启动”，接收端接收到短信后判断是否与处理　

器程序中的判断条件一致，如果一致就启动水泵，同时　

向用户手机反馈一条短信“｝｝１已启动”。同样地，发送短　

信也可查询液位高度。

　基于ＧＳＭ技术的超远程水泵控制系统设计　电子质量（２０１４第０４期）　

２．１．２信号发送器　

养殖户也可用设备自带的信号发送器作为信号发　

射端，发出控制信号和查询信号。信号发送器的结构如　

图２所示，它主要由ＡＲＭ处理器、ＴＣ３５ｉ通信模块、按　

键、指示灯、１２８６４液晶组成。信号发送器的工作原理如　

图３所示，按键把控制信号送人处理器，处理器通过串　

口通信把控制信号经过ＴＣ３５ｉ通信模块发送出去，反馈　

回的信号由ＴＣ３５ｉ通信模块接收，经过串口通信再传送　

给ＡＲＭ处理器，处理器会将反馈回的信号点亮指示灯　

或者显示在液晶屏幕上。当水泵已启动时，对应的电机指　

示灯会亮；当水管已经抽上水时，上水指示灯会亮；当按　

下液位查询按键时，液晶就会显示此次液位查询的结果。　

图３信号发送器工作原理　

２．２信号接收端　

信号接收端主要由ＡＲＭ处理器、ＴＣ３５ｉ通信模块、　

信号采集继电器模块、控制继电器模块、靶式流量开关、　

液位传感器、液晶显示组成，它的工作原理如图４所示。　

ＡＲＭ处理器与ＴＣ３５ｉ模块通过串口通信，将接收到的　

控制信号经过控制继电器模块光电隔离和放大控制交　

流接触器，实现水泵的启动和停止；同时将靶式流量开　

关反馈回的信号和控制继电器模块反馈回的信号送入　

信号采集继电器模块，信号采集继电器模块将采集到的　

开关量信号传递给ＡＲＭ处理器，处理器将反馈信号通　

过ＴＣ３５ｉ通信模块以短信的形式发送到信号发射端。该　

处理器选用ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的ＳＴＭ３２处理器【ｌＪ。　图４信号接收端工作原理　信号采集继电器模块采用１２Ｖ的继电器采集信号，　

采集的信号都是标准的开关量信号，提高了采集信号的　

抗干扰能力；控制继电器模块由光电耦合器、１２Ｖ继电　

器、２４Ｖ中间继电器组成，控制信号经过光电隔离和放　

大，有效防止了水泵的误动作。控制继电器模块发出的　

控制信号为标准的ＤＣ２４Ｖ和ＡＣ２２０Ｖ，可以控制水泵动　

力箱的交流接触器，实现水泵的启动和停止；液位传感　

器采集的液位信号经过ＡＲＭ处理器显示在１２８６４液晶　

上【１Ｊ，同时也可以将液位信号发送给信号发射端，使养殖　

户更清楚水塔液位的高度，减少抽水的盲目性；水塔顶　

部安装液位开关路　，当水位到达指定高度时，液位开关　

动作，自动切断水泵圈，防止水的溢出。　

２．３系统供电　

该设备的信号接收端由蓄电池供电，供电原理图如　

图５所示。蓄电池的额定输出电压为３６Ｖ，蓄电池经过　

电源转换模块嘲产生５Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖ的恒压，分别供ＡＲＭ　

处理器、ＴＣ３５ｉ通信模块、信号采集继电器模块和控制　

继电器模块使用。电源转换模块采用ＬＭ２５９６电流输出　

降压开关型集成稳压芯片，宽电压输人，大电流输出，　

自动升降压，为控制器各模块的工作提供稳定的电源　

保证。　

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