田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統的研究

摘 要

所謂“精細農業”，實際上就是通過對田間農作物各項要素的實際信息進行分析，從而達到“最小投入、最大收益”的目的以及農業生態的可持續性發展。對農作物進行信息獲取與傳輸技術與“精細農業”研發體系中的其他項目相比是屬于研究比較少的領域。但是利用傳感期以及單片機對數據的存儲與測量的方式，在國防以及工農業中都有著廣泛的應用，而GPRS的迅猛發展也為數據的采集傳輸開辟了新的研究方向。本文將對田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統進行研究討論。

【關鍵詞】精細農業 遠程監控系統 無線傳輸 GPRS

隨著社會經濟的不斷發展以及科學技術水平的不斷進步。傳統的農業生產模式也在逐漸向科學化的方向過渡。傳統農作物的培育主要是依靠生物育種的方式，在這種生產模式中，是通過投入大量的農藥以及化肥來達到提升農作物生產產量的目的。但是過度的使用化肥農藥勢必會對自然環境造成不良影響，同時農藥化肥在農作物中的殘留物質也會嚴重影響人的身體健康。于是“精細農業”應運而生，并開始逐漸在農業生產當中普及。它主要是依靠現代通信技術來實現對農作物的生產管理。在很多農業發達的國家，“精細農業”已經被認定為實現農業可持續發展的必要途徑之一。

1 系統的基本原理以及性能需求

1.1 系統的基本原理

田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統主要由以下5個部分組成：用來采集土壤墑情的模塊、自動氣象站、無線數據傳輸、供電系統以及計算機遠程監控系統。這個系統的具體工作原理如下文所述：

采集土壤墑情主要是利用土壤的溫濕傳感器來感測信號，將信號經過放大電路以及適當的調整之后存儲到單片機當中，然后與單片機的標準串口進行連接的收發無線數據的模塊將會把轉換后的信號通過無線傳輸的方式送到自動氣象站的數據采集器中。接下來就是氣象站內的各類傳感器把采集到的信號送至數據采集器中進行存儲以及進一步的傳輸。數據采集器會將存儲的所有數據傳送到GPRS DTU也就是內置存儲卡中，然后GPRS DTU會把數據進行網絡協議的封裝，與此同時，通過系統內置的TCP/IP協議將GPRS網絡與Internet網絡進行無縫接入，最終通過各類網關和路由將數據傳送到計算機監控中心中，由計算機監控系統來對各項數據實施總體的監控。

1.2 系統的性能要求

田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統的建立最初，是為了對農田的需水情況進行實時的監控，通過各種類型的傳感器來對農田的作物信息進行實時的采集，并將數據及時的傳送到計算機監控中心當中，以確保農田的監管人員可以對農田中出現的各類問題進行及時的處理。將這個系統安裝到設定好的農田環境當中，可以實現無人值守的工作方式。另外因為該系統具有拆裝以及操作比較簡便、對于農田中各類信息的采集比較準確、數據的傳輸速度快、對其維護的成本不高等特點。所以對該系統也提出了幾點性能上的要求：

第一就是要有高度的可靠性。因為這個系統是運行在長期無人堅守的環境當中，因此在運行過程當中系統不能出現無法響應、數據連接中斷以及硬件故障或者是系統崩潰的情況。

第二保證系統的實時性。在系統正常運行的過程當中，要確保數據采集的連續性以及信息傳輸的實時性。以此來保證農田管理人員可以對農田的各類信息作出及時的了解、對農田中出現的各類問題進行及時的解決，從而實現農田生產管理上的優化。

2 與系統相關的各項技術

2.1 單片機

單片機的工作實際上就是為完成各項任務而編制程序，也就是對各項任務指令進行逐條的編譯。單片機執行的每項任務都可以將其分成三個階段（取出指令、分析指令、執行指令）。單片機的神經中樞就是CPU。它的主要作用就是對通過單片機的各項數值進行運算以及控制。單片機的內部存儲器主要分為程序存儲器以及數據存儲器兩大類。程序程序存儲器（ROM）在具體的操作過程當中主要的作用就是對各類指令代碼以及表格等數據進行存儲。而隨機存儲器（RAM）的主要作用則是對單片機在運行過程中各項工作變量以及數據進行存儲，故此也有很多人會將它稱作數據存儲器。

2.2 GPRS技術

該技術可以在移動用戶與數據網絡之間提供一種無形的連接，從而為用戶提供高速的無線服務業務。將該技術應用到田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統當中是因為GPRS只要激活之后就可以保持永遠在線的狀態，不會出現掉線的問題，這個特點從很大程度上保證了田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統信息傳輸的穩定性以及實時性。同時GPRS也可以實現與Internet的無縫連接，這為數據向計算機控制中心的傳輸提供了必要的保障。除此之外，GPRS覆蓋范圍廣泛以及資源利用率高也是將其用于田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統的原因之一。

除了上述兩個在田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統中較為重要的技術之外，該系統中也應用到了傳感器技術、自動氣象站等等。正是通過這些高科技技術的有機融合，才使得田間信息的遠程獲取與無線傳輸系統發揮了最大作用。

3 總結

隨著科學技術水平的不斷進步以及網絡通信技術的飛速發展，計算機遠程監控系統在許多領域都得到了廣泛的應用與長足的發展。把無線網絡技術、計算機通訊技術與田間農作物的信息采集系統相結合，并應用到農作物的生產監管當中，形成具有農業特色的田間信息遠程獲取與無線傳輸系統將成為農業生產管理在未來的重要發展方向。另外，如何提高土壤墑情信息以及氣象信息的準確性也將成為農田信息采集方向上亟待解決的問題。

參考文獻

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作者單位

林娣 河北省廊坊開發區東之喬通信工程有限公司河北省廊坊市 065000endprint