溫室遠程智能信息采集系統的研究

摘要：針對當前我國溫室科技含量低、生產水平落后，為了實施有效的溫室環境控制，提出了一種以ARM系列處理器s3C24lO為核心的溫室環境遠程信息采集系統的設計方案，實現了一個快速、準確、性能較好的溫室環境遠程智能控制系統，以此來完成溫室內的溫度、濕度、光照等參數的控制。實現了對溫室環境信息的參數采集。

關鍵詞：信息采集s3C24lO傳感器GPRS

0 引言

溫室的環境控制主要依靠檢測和遠程智能信息控制，這兩項技術的好壞直接影響農作物的生長和繁殖，從而最終影響農產品的產量。如何能夠快速準確的捕捉農作物的生長信息和及時采集溫室內的環境，對于溫室內農作物能否更好更健康的生長有著很重要的作用。

基于網絡的溫室環境遠程智能信息采集系統，主要是在溫室設施中使用基于網絡的遠程監測技術實現環境檢測和控制，在溫室內部通過相應的傳感器，并通過網絡實現遠程參數采集，通過遠程監控系統監視溫室設施的溫度、濕度和光照等物理量，由計算機進行存儲、處理、對其進行管理控制；在發生異常情況時，可以自動報警并進行控制，遠程處理遇到的緊急情況。本項目研究出的是一種基于ARM技術的智能電腦操控系統，利用這項系統對溫室內的所有環境狀況進行采集、控制、預防等等。這項技術可以對溫室內的農作物信息采集、存儲、控制、運輸等融為一體。可以在無人操作的電腦上進行數據的運輸發送，以及更新。這樣可以實現溫室內遠程智能信息采集控制，提高了工作效率。

1 總體設計

本設計以現代化溫室生產中影響農作物生長的物理量：溫度、水分、光照強度的采集為背景，這項技術可以對溫室內的農作物信息采集、存儲、控制、運輸等融為一體。可以在無人操作的電腦上進行數據的運輸發送，以及更新。本設計充分利用了嵌入式ARM9處理器，在嵌入式實時操作系統μC/OSII的基礎上設計實現。系統通過傳感器采集相關環境信息，將采集到的信息傳送到嵌入式單片機，對數據進行處理，得到相應的環境信息。將環境信息顯示在采集現場的LCD液晶顯示器上，當相關信息超出限值時，會發出語音報警，同時，單片機啟動控制程序，控制相應的電爐加熱或停止加熱；控制灑水機灑水或停止灑水；控制光照燈增加光照或停止光照。從而使溫室的溫度、濕度、和光照在最適合植物生長的范圍內。同時，通過GPRS無線通信方式向遠程控制中心上傳用戶終端數據信息，以供遠程管理中心對環境數據進行分析和處理，為生產提供決策支持。系統硬件總體設計如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 微處理器

采用的是一款基于ARM920T核的高速處理器S3C24lO，S3C2410微處理器是Samsung公司提供的高性能和高性價比的微控制器解決方案，使用32位的低功耗RISC內部帶有全性能的MMU(內存處理單元)，主頻為203MHz，最高可達260MHz。因此處理速度非常快，并且因為芯片擴展了很多外部接口，集成了大量的功能單元、有豐富的資源，可以根據用戶需要外接很多設備，可以使用三級流水線、支持64位結果的增強型硬件乘法器，支持半字、有符號字節的Load和Store以及Thumb壓縮指令集，包含EmbeddedICE模塊以支持嵌入式系統調試如JTAG方式，還同時具有獨立的16KB的指令Cache和16KB的數據Cache，并且每個都由8字長的行構成。

2.2 傳感器

本系統主要采集影響農作物生產的環境信息：溫度、濕度和光照強度。考慮精度、靈敏度、可靠性、使用壽命、防水性、響應速度等因素，采用邯鄲市邯山永星電子儀表有限公司生產的Yx-WSD型空氣溫濕度傳感器，溫度：0～20mA對應-30℃～70℃溫度精度:±0.4℃（25℃）濕度: 0～20mA對應0～100%濕度精度。根據溫室內作物對光照強度的要求，光照傳感器應該反應靈敏、精度高。本電路設計選用邯鄲清勝科技有限公司的SC-GZ型光照傳感器。

3 軟件設計

本系統采用模塊化的設計方法，各模塊相互獨立又共同依賴嵌入式操作系統μC/OSII，由于驅動程序封裝在μC/OSII操作系統下，上層應用程序開發、維護和軟件升級都很方便，這樣在一個成熟的以μC/OSII為主的軟件平臺上，很容易開發擴展各種實用的控制應用程序。

用戶應用程序的執行是由啟動引導程序跳轉main()函數開始的，μC/OSII要求首先被初始化，并且在啟動多任務實時調度前至少要創建一個用戶主任務。執行完此程序，操作系統內核為起始任務Main_Task ( )分配了優先權，起始任務Main_Task ( )首先獲得執行。應用程序設計流程圖如圖2所示。

本系統服務器端的功能是及時的接收在溫室內采集到的信息，從而進行分析判斷，最終存儲到本系統中，實現智能信息的采集。對服務器端的操作軟件采用Visual C++開發，采用多線程技術編程，使得與采集控制儀的通訊、與總部集中監控軟件的通訊以及與用戶界面的交互可以同時進行。當遠程有GPRS要進行通訊時，獲取GPRS信息，此時數據鏈路開通，GPRS可以傳輸數據。在數據接收區顯示所接收的數據，并實時進行數據解析顯示。

4 結束語

根據溫室內作物生長的需要，提出以先進ARM9微處理為控制核心的解決方案，對溫室重要環境因子溫濕度進行實時控制，滿足現代溫室控制對低成本以及系統穩定性的要求。完成了嵌入式實時操作系統μC/OSII在s3c2410上的移植，實現多任務的實時處理。連入GPRS網絡和互聯網，使用戶終端數據信息可以簡潔、實時的進行傳送。該系統具有可靠性、穩定性和可維護性，精度高和工作穩定可靠的特點，有著很好的應用前景。

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項目：佳木斯市2012年度重點科研課題。

作者簡介：代治國（1977-），男，黑龍江省佳木斯人，佳木斯大學商學院教師。