单位文秘网 2021-10-06 08:13:54 点击: 次
摘要:随着农业生产技术的发展,要求对农田的气候数据包括温度、湿度、降雨量等进行实时的监测,实现农业灾情自动化监测。本系统利用中国移动通信的GPRS网络,结合单片机、传感器和GPRS通信模块进行数据的传输,建立了完整的农情监测体系,实现了农业灾情实时、快速、可靠地传输。
关键词:农业环境;灾情监测;GPRS;无线传输
中图分类号:S232.3;TP216;TP274文献标识码:B文章编号:0439-8114(2008)07-0836-02
Application Research of GPRS Technology in Agriculture Disaster Monitoring System
ZHAO Ying-hong
(Binzhou Vocational College,Binzhou 256603,Shandong,China)
Abstract: With the development of technology in agriculture,it is needed to real-timely monitor farmland data including the temperature, degree of humidity, rainfall, etc and to automatically monitor the agricultural disaster situation. This system uses the China mobile communication formidable GPRS network, and unifies the single-chip processor, the sensor and the GPRS connection module carries on the data. It has established the integrity state of agricultural monitor system, realized the real-time, fast, reliable transmission of agricultural disaster situation.
Key words: agricultural environment;disaster situation monitor;GPRS;wireless transmission
我国是一个农作物病虫害、旱涝等灾害频繁发生的农业大国。随着全球气候变暖等生态条件的变化,我国农作物受灾程度呈逐年加重趋势,每年损失粮食数10亿kg、棉花达1.5~2亿kg、木材达1千万m3,加上其他经济作物的损失,全国每年在农业经济上的损失达百亿元。本文设计并构建了符合我国国情的农业灾害远程诊断系统,不仅有效地整合了人力物力资源,而且大大提高了我国在农业灾害防治和诊断方面的信息化水平。
1系统的结构设计与模块划分
本系统由监测点模块、嵌入式CPU系统、GPRS系统组成,系统结构如图1所示。
1.1监测点模块
监测点模块主要由温度、湿度传感器及摄像头组成。传感器主要有温度传感器和湿度传感器。温度传感器使用数字温度计DS1820。DS1820提供9位(二进制)温度读数指示土壤的温度。信息经单线接口送入DS1820或从DS1820送出,因此从嵌入式CPU到DS1820仅需1条线(不含地线)。湿度传感器选用美国Kele公司的HS-2000DD型数字湿度传感器。其工作电压为2.0~5.5V,可以从标准的微处理器I/O口汲取供电电流,输出标准的9600波特串行信号,相对湿度的测试准确率为±2%,测量范围30℃~100℃[1]。摄像头位于农田监测点处,人工控制采集现场场景图像,送图像压缩编码器;图像压缩编码器采用静态图像压缩方法JPEG2000,将采集的景图像进行压缩编码以减少数据量,提高图像传输效率;编码图像数据送给网络接口(传输模块),网络接口按照TCP/IP协议进行分组打包封装,然后通过GPRS网络和Internet发送给服务器。
1.2RS-485总线技术
随着计算机、微电子和通信技术的发展,在实时控制系统中逐步出现了使用总线结构的连接方式。RS-485总线在数据通信系统中能够满足较复杂的应用系统。它支持较高的总线传输率,最高传输率可达10Mbps,当传输距离为12~120 m时,传输速率支持1Mbps,当超过120 m时,传输速率支持100Kbps,由于其传输速率的可选择性和很好的抗干扰能力,所以很适合处于恶劣环境的实时控制系统。
1.3嵌入式CPU系统
系统选用Motorola的MPC850嵌入式CPU,这是一个多用途的通用芯片,内部集成了微处理器和常用外围组件,可用于各种控制领域,相对MPC860性价比更高,支持通用串行总线(USB)。MPC850集成了嵌入式PowerPC核和RISC通信处理器模块(CPM),支持6个串行通道,1个串行通信控制器(SCC),1个USB,2个串行管理控制器(SMS),1个I2C接口和1个串行外围接口电路SPI。通常可将1个SCC和2个SMS配置成为通用串口UART,用以控制不同的模块[2]。
1.4GPRS系统
GPRS系统是在现有的GSM系统上发展起来的一种新的分组数据承载业务。它特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输,使用GPRS通信模块可以实现无线上网。各种传感器采集到现场参数,采集系统分析处理采集到的数据,发送给GPRS模块,控制GPRS模块本身的操作,包括启动和关闭服务,建立和关闭连接,资料与命令模式的转换等,并在资料模式下把经过加密和容错处理后的资料通过移动GPRS网络与数据中心相连。各数据采集点使用移动通信公司统一的SIM卡,同时监控中心对各点进行登记,保存相关资料以便识别和维护处理[3]。各信息监测点运行监控系统软件,支持24 h实时在线,实现信息监测点24 h传送采集的农田信息数据。GPRS无线数据传输能够直接和计算机的TCP/IP网络通信,通过计算机与远程的监测进行交互式对话,通过计算机界面可以观察到远程监测点的各种情况,通过监测到的数据和查看历史数据进行分析,及时有效地做出决策。
2系统的软件设计
该系统有2处需要软件编程:一是嵌入式CPU与GPRS通信模块进行数据通信;二是控制中心和远程终端的数据传输系统。前者实现GPRS和单片机的串口进行通信,后者实现监控中心对GPRS信息的接收和保存。控制中心的流程图如图2所示。GPRS通信模块和嵌入式CPU的串口相连接,实现数据的传送,嵌入式CPU收到传感器传送过来的数据,通过串口将数据送到GPRS模块,控制中心经GPRS网络接收GPRS模块发送过来的数据[4]。
3小结
基于GPRS无线数据传输建立的农业灾害远程诊断系统,使专家不到现场就能随时了解农业的各种灾情信息。同时,利用现场监控系统,实现数据实时采集,借助现有网络资源自动将采集数据实时传送到数据中心的数据库,为各级农业生产管理部门提供开放的数据平台,使农业生产和管理人员及时控制和掌握农业田间的环境数据,从而实现对农业生产过程中的各种田间信息实时监控,并及时对取得的实时数据进行统计、分析、优化,从而为农业生产提供信息的预测预报,保证农业生产正常运转。
参考文献:
[1]郜向阳,王库,李墨雪.GPRS无线数据传送在农情监测系统中的应用[J].农机化研究,2006(6):23-25.
[2]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[D].北京:高等教育出版社,2003.
[3]戴小枫,边全乐,付长亮.现代农业的发展内涵、特征与模式[J].中国农学通报,2007,23(3):36-37.
[4]杜克明,孙中富,王迎春.基于WEB的温室作物模拟系统的实现[J].农业工程学报,2006,22(8):18-20.
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