苗永梅 杨 兰 王核心

（宝鸡职业技术学院，陕西 宝鸡721304）

随着人们生活水平的提高，蔬菜、水果的市场需求量增大，农户收益高，使得种植面积逐年上升。这些经济作物的生长和成熟均离不开水源，以猕猴桃为例，每年6、7、8 月份正是水果膨大期，对水分需求量大，而这一时期西北地区大都气温高、干旱，汲水灌溉就成了主要的劳务，每隔2-4 天，要灌溉一次。陕西地处中国内陆腹地，周围没有海域，灌溉水源大多来源于地表水，要通过水泵抽取。农户灌溉用的水井大都深度在10 米以内，蓄水量小，干旱时要及时抽取并再蓄，这样就得反复开关水泵，浇水时就需两人配合完成，一人坐在水井旁边进行水泵的开关控制，一人在田中进行灌溉，农忙时节这样会耽误农活，影响收成。

农用水泵结构简单，功能受限，给农户灌溉带来诸多不便。自动化程度高的智能水泵应用于油田、机井等大型作业；对农村水井较浅、灌溉规模小的现状也无能为力，但这种灌溉方式成本低、使用面广，被农户多年使用，不易改变。本文提出基于GSM 的远程控制开关的分析与设计，对这种水泵的开关进行改进，借用移动网络实现远程控制，其控制距离远、实现成本小，将其安装在农用水泵上，解决了猕猴桃浅井灌溉多次开启水泵问题，节约劳动力40%。

图1 电动机控制示意图

图2 远程开关电路图

1 设计思路

功能需求：设计一个开关，具有本地和远程两种控制模式，用面板上的控制按键选择本地/远程控制模式。本地控制模式使用手动开关控制，远程控制通过GSM 模块中的SIM 卡接收远端手机发送短信命令来实现控制功能。

无线通信方式选择：利用蓝牙技术通信，优点是低功率无线电，距离受限。红外通信是一种基于红外线的传输技术，最大优点是不受无线电干扰，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。电磁波通信，用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换，受手机移动通信的启发，无线通信方式选择电磁波，且移动通信在多处设置基站，信号质量有保证。借助GSM 网络，在本地电路上增加一个GSM 模块，用SIM卡以收发短信的形式发出指令，从而实现远程控制[4]。

2 硬件电路设计

实物连接图如图1：在空气开关部分并连一个GSM 模块，实现对电路的远程、本地两种控制。本地控制使用手动按钮，远程控制通过SIM 发送短信。

本地控制开关[1]部分应用普及，不作介绍，重点介绍GSM 模块与本地开关的电路设计、GSM 模块的通信指令设置。远程控制选择基于GSM 网络的无线短信收发模块。

开发板选用西门子工业级GSM 模块，它支持中文短信, 型号是TC35i[2],工作在EGSM900 和GSM1800 双频段,电源范围为直流3.3～4.8V。通过上位控制拨打电话、接听电活、发送接收短信息。

设计电路图如图2 所示，打开空气开关QF，电源指示灯亮，电路安装一个停止按键，在突发性况下断开；转换开关选择本地／远程控制模式，按下开关，KM 得电，导通，段开则相反；GSM 模块连接两路，GSM1 路用于控制GSM 启动按钮，GSM2 路用于控制GSM 停止按钮。

3 软件指令设计

软件设计主要通过单片机采集、处理信号，向TC35I 发指令来控制模块GSM 模块完成收发短信的工作。在GSM 模块上加了AT89C51 单片机[3]，用单片机控制模块拨打电话、接听电活、发送短信息信息、接收短信息等，利用单片机对接收的内容进行解析，并执行相应的操作。

单片机通过RS232 串口与GSM 模块通信，使用标准的AT命令[4]来控制GSM 模块实现各种无线通信功能，GSM 模块与计算机之间的通信协议是一些AT 指令集。AT 指令以AT 为首，实现:发送短信、拨打电话功能。所用的AT 指令格式如表1：

表1 TC35i 模块利用AT 指令收发短信格格式

4 远程控制开关装配与调试

4.1 硬件参数及型号选择

主要部件：交流接触器、GSM 模块、开关控制按钮、SIM 卡。需要附件：电线、插头、熔断器、接线端子、开关箱。

空气断路器在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并在线路和负载发生过载、短路、欠压等情况下，迅速分断电路，进行可靠的保护。空气断路器选择正泰的DZ47-3P c 型32A规格。

交流接触器是开关的主要部件，利用电磁吸力与弹簧弹力配合动作，使触头闭合或分断，以控制电路的通断。对于大容量的电动机或负载，需频繁操作电路，手动操作不能满足要求，需要远距离或自动控制时，空气开关就不能满足要求，要用交流接触器来代替。交流接触器选用德力西交流接触器CJX2-1810380V 线圈。

借用GSM 模块收发短信，要先办理一张SIM 卡。SIM 卡又称为用户身份识别卡，在卡片上存储了电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM 网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密，从而可靠的保障了客户的正常通信。

4.2 硬件装配实物图及使用过程

产品是一个独立的实物，把农用水泵的电线一端接入产品的进口，另一端接入出口，家用水泵接380V 动力电，GSM 模块也要选用380V 型号的。图3 是把产品实物用于农用水泵上的安装、调试、使用过程图。

图3

4.2.1 首先将插入GSM 模块的SIM 卡号码13259216178 与主控机号码1809716589 进行绑定：主控机给开关号码发送1234BD 绑定指令，开关号码回复绑定成功：1809716589。一个SIM 卡最多绑定8 个卡号，先收到那个卡指令的指令，先执行。

4.2.2 主控机测试远程开关状态，判断是关还是开：主控机发指令0000 给远程开关SIM 卡，开关号码回复：1 关2 关：查询成功，表示开关处于断开状态，随后主控机选择相应的控制模式操作。

4.2.3 主控机发送：1k2k 指令打开远程开关，水泵工作，发1g2g 指令关闭开关，水泵停止工作。

为防止其他手机干扰，可以设置主控机与远程开关SIM 卡两个号码通信的密码，初始密码设为1234，可以对其进行修改，如果忘了密码，可发honest 将密码初始化。

5 结论

在互联网时代物物跨距离相连，所以首先要解决物物通信问题，受手机通信启发，借用GSM 模块设计一个远程控制开关，实现物物的跨距离控制。将开关安装在农用水泵上，实现水泵的远程控制，安装在家用设备上，实现智能家居。设计的远程控制开关结构简单、价格低廉，是对基础知识的创新性应用，也是“互联网+”一次新的尝试。