基于ＧＰＲＳ的農(nóng)業(yè)災(zāi)情監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，要求對(duì)農(nóng)田的氣候數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、降雨量等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)災(zāi)情自動(dòng)化監(jiān)測。本系統(tǒng)利用中國移動(dòng)通信的GPRS網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合單片機(jī)、傳感器和GPRS通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，建立了完整的農(nóng)情監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)災(zāi)情實(shí)時(shí)、快速、可靠地傳輸。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)環(huán)境；災(zāi)情監(jiān)測；GPRS；無線傳輸

中圖分類號(hào)：S232.3；TP₂16；TP₂74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：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

我國是一個(gè)農(nóng)作物病蟲害、旱澇等災(zāi)害頻繁發(fā)生的農(nóng)業(yè)大國。隨著全球氣候變暖等生態(tài)條件的變化，我國農(nóng)作物受災(zāi)程度呈逐年加重趨勢，每年損失糧食數(shù)10億kg、棉花達(dá)1.5～2億kg、木材達(dá)1千萬m3，加上其他經(jīng)濟(jì)作物的損失，全國每年在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)上的損失達(dá)百億元。本文設(shè)計(jì)并構(gòu)建了符合我國國情的農(nóng)業(yè)災(zāi)害遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，不僅有效地整合了人力物力資源，而且大大提高了我國在農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治和診斷方面的信息化水平。

1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模塊劃分

本系統(tǒng)由監(jiān)測點(diǎn)模塊、嵌入式CPU系統(tǒng)、GPRS系統(tǒng)組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1監(jiān)測點(diǎn)模塊

監(jiān)測點(diǎn)模塊主要由溫度、濕度傳感器及攝像頭組成。傳感器主要有溫度傳感器和濕度傳感器。溫度傳感器使用數(shù)字溫度計(jì)DS1820。DS1820提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示土壤的溫度。信息經(jīng)單線接口送入DS1820或從DS1820送出，因此從嵌入式CPU到DS1820僅需1條線(不含地線)。濕度傳感器選用美國Kele公司的HS-2000DD型數(shù)字濕度傳感器。其工作電壓為2.0～5.5V，可以從標(biāo)準(zhǔn)的微處理器I/O口汲取供電電流，輸出標(biāo)準(zhǔn)的9600波特串行信號(hào)，相對(duì)濕度的測試準(zhǔn)確率為±2%，測量范圍30℃～100℃[1]。攝像頭位于農(nóng)田監(jiān)測點(diǎn)處，人工控制采集現(xiàn)場場景圖像，送圖像壓縮編碼器；圖像壓縮編碼器采用靜態(tài)圖像壓縮方法JPEG2000，將采集的景圖像進(jìn)行壓縮編碼以減少數(shù)據(jù)量，提高圖像傳輸效率；編碼圖像數(shù)據(jù)送給網(wǎng)絡(luò)接口(傳輸模塊)，網(wǎng)絡(luò)接口按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行分組打包封裝，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet發(fā)送給服務(wù)器。

1.2RS-485總線技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)、微電子和通信技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中逐步出現(xiàn)了使用總線結(jié)構(gòu)的連接方式。RS-485總線在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中能夠滿足較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。它支持較高的總線傳輸率，最高傳輸率可達(dá)10Mbps，當(dāng)傳輸距離為12～120 m時(shí)，傳輸速率支持1Mbps，當(dāng)超過120 m時(shí)，傳輸速率支持100Kbps，由于其傳輸速率的可選擇性和很好的抗干擾能力，所以很適合處于惡劣環(huán)境的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。

1.3嵌入式CPU系統(tǒng)

系統(tǒng)選用Motorola的MPC850嵌入式CPU，這是一個(gè)多用途的通用芯片，內(nèi)部集成了微處理器和常用外圍組件，可用于各種控制領(lǐng)域，相對(duì)MPC860性價(jià)比更高，支持通用串行總線(USB)。MPC850集成了嵌入式PowerPC核和RISC通信處理器模塊(CPM)，支持6個(gè)串行通道，1個(gè)串行通信控制器(SCC)，1個(gè)USB，2個(gè)串行管理控制器(SMS)，1個(gè)I2C接口和1個(gè)串行外圍接口電路SPI。通常可將1個(gè)SCC和2個(gè)SMS配置成為通用串口UART，用以控制不同的模塊[2]。

1.4GPRS系統(tǒng)

GPRS系統(tǒng)是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。它特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，使用GPRS通信模塊可以實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)。各種傳感器采集到現(xiàn)場參數(shù)，采集系統(tǒng)分析處理采集到的數(shù)據(jù)，發(fā)送給GPRS模塊，控制GPRS模塊本身的操作，包括啟動(dòng)和關(guān)閉服務(wù)，建立和關(guān)閉連接，資料與命令模式的轉(zhuǎn)換等，并在資料模式下把經(jīng)過加密和容錯(cuò)處理后的資料通過移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心相連。各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的SIM卡，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理[3]。各信息監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24 h實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息監(jiān)測點(diǎn)24 h傳送采集的農(nóng)田信息數(shù)據(jù)。GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸能夠直接和計(jì)算機(jī)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，通過計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程的監(jiān)測進(jìn)行交互式對(duì)話，通過計(jì)算機(jī)界面可以觀察到遠(yuǎn)程監(jiān)測點(diǎn)的各種情況，通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和查看歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)有效地做出決策。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)有2處需要軟件編程：一是嵌入式CPU與GPRS通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；二是控制中心和遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。前者實(shí)現(xiàn)GPRS和單片機(jī)的串口進(jìn)行通信，后者實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)GPRS信息的接收和保存。控制中心的流程圖如圖2所示。GPRS通信模塊和嵌入式CPU的串口相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，嵌入式CPU收到傳感器傳送過來的數(shù)據(jù)，通過串口將數(shù)據(jù)送到GPRS模塊，控制中心經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收GPRS模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)[4]。

3小結(jié)

基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸建立的農(nóng)業(yè)災(zāi)害遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，使專家不到現(xiàn)場就能隨時(shí)了解農(nóng)業(yè)的各種災(zāi)情信息。同時(shí)，利用現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，借助現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源自動(dòng)將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫，為各級(jí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門提供開放的數(shù)據(jù)平臺(tái)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理人員及時(shí)控制和掌握農(nóng)業(yè)田間的環(huán)境數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的各種田間信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)對(duì)取得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供信息的預(yù)測預(yù)報(bào)，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郜向陽，王庫，李墨雪.GPRS無線數(shù)據(jù)傳送在農(nóng)情監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006(6)：23-25.

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