论文部分内容阅读
【摘要】 介绍了农田监控系统数据传输的通讯工作原理，阐述了其关键技术的设计并对各种通讯技术进行比较。在一定范围的农田内， 实现了对农田土壤墒情、作物周围多种气象参数的采集与传输 ，为后续的数据处理提供了详实的基础数据，进而可实时指导农作物的生产管理，大大降低了农业科研人员的劳动强度。
【关键词】 农田 监控系统 通讯技术 信息传输 数据
一、引言
农作物的生长、发育和产量形成，同农田环境各因素之间有着密切的关系，尤其是土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数，其中温度和湿度影响农作物的发育速度，光照影响作物的光合作用。
通过合理的调节这些因子，可以有效的增加农作物的产量或降低极端情况对作物产量的影响。通过获得土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数并进行远程传输，可为农作物的精细化生产和产量预估提供坚实的数据支持，有效提高农田管理的信息化和自动化水平。
二、 各种通讯技术的对比
1、通信技术的快速发展，为农田信息化管理提供了一个良好的平台和技术支持。从最初的模拟信号方式全面升级到数字信号方式，通信的方式也越来越多元化。根据信号传输介质，农田信息传输方式可分为有线通信方式和无线通信方式，在有线通信方式之中，RS485、CAN总线通信方式和基于掌上电脑的通信方式是其主要形式，已被应用于农业机械多传感器集成和农田信息采集。
无线通信方式可分类为长距离通信（GSM、GPRS等）和短距离通信（蓝牙、ZIGBEE等）。显然的，由于有线通信方式传输距离有限、布线难、不易维护等局限性在农业监测领域得不到广泛应用，因此，采用无线通信方式成为进行远程监控的首选。
分析这几种通信方式，蓝牙、ZIGBEE和RFID等无线传输方式因为传输距离的不足主要用于温室环境监控、农业物流识别等方面；而无线广播系统等传播的是模拟信号并且单向传输，显然不适合应用于精准农业系统；专用数据传输网能达到通信要求，但是费用过于昂贵，工程过于庞大，可操作性太差；其它方式中无线局域网只能覆盖小范围地方，并且短波电台也是费用昂贵；而采用无线传感器网络[3]，需要考虑节点携带能量，以及传感器网络的部署和监测及覆盖与连接的关系等方面问题，如果能量供应和相应的协议问题得不到解决，通常会导致网络崩溃。
三、通讯技术的原理及选择
GSM 是一个蜂窝型网络，可以运行在不同的无线电频率上，目前工作的两个主要频段分别是 900MHz 和1800MHz，其中 GSM900 频段的双工间隔是 45MHz，有效带宽是 25MHz，载频数为 124 个，每个载频拥有 8 个信道；GSM1800 频段的双工间隔是95MHz，有效带宽是 75MHz，载频数为 374 个，每个载频拥有 8 个信道。作为 GSM 技术的延续，GPRS 技术[4]应用 TDMA 信道，不必使用现行无线通信应用所需的中介转换器，就可以实现通信连接和数据中速传输。
在 GPRS 分组交换的通信过程中，无需提前分配信道建立连接，而是根据到达的数据包头信息临时寻找信道进行数据发送，这种共享使用信道的方式可以实现信道资源的合理利用。
四、方案设计与实现
数据信息传输模块的硬件包括CP1L-M30DT-D、CP1W-CIF01、GPRS DTU。监测区内农田环境数据信息经由相应的传感器模块采集和CP1W-AD041模拟量接收模块的AD转换，并将转换后的数字形式的数据信息存储到CP1LM30DT-D的数据存储区（DM）。CP1W-CIF01模块可以扩展CP1L-M30DT-D的功能，使CP1L-M30DT-D实现RS-32C数据通信，从而实现CP1L-M30DT-D模块与GPRS DTU模块的连接和数据通信，再由GPRS DTU模块将数据信息经无线网络上传至上位机。
五、结束语
以野外农田环境为研究对象，设计了一种基于 GPRS 技术的远程农田信息采集系统。试验证明：该系统实现了对农田的土壤墒情以及农作物周围的温度、湿度、光照强度和CO2浓度等环境信息的全面连续自动监测，大大提高了工作效率，提高了农业管理的自动化和信息化水平，都农业生产和科学试验具有一定的指导作用。
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）：186-188.
[2] 杨玮，李民赞，王秀.农田信息传输方式现状及研究进展[J].农业工程学报，2008，24（5）：297-300.
[3] 刘慧韬.基于GPRS的环境监测网络系统研究与实现[D].武汉：华中科技大学，2006.
[4] 韩斌杰.GPRS原理及其网络优化.机械工业出版社.2003.
[5] 何庆泥，周怀北. GPRS 数据传输技术及实时数据采集应用.通讯与计算机，2005，7：77-81.
【关键词】 农田 监控系统 通讯技术 信息传输 数据
一、引言
农作物的生长、发育和产量形成，同农田环境各因素之间有着密切的关系，尤其是土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数，其中温度和湿度影响农作物的发育速度，光照影响作物的光合作用。
通过合理的调节这些因子，可以有效的增加农作物的产量或降低极端情况对作物产量的影响。通过获得土壤墒情和农作物生长关键期的气象参数并进行远程传输，可为农作物的精细化生产和产量预估提供坚实的数据支持，有效提高农田管理的信息化和自动化水平。
二、 各种通讯技术的对比
1、通信技术的快速发展，为农田信息化管理提供了一个良好的平台和技术支持。从最初的模拟信号方式全面升级到数字信号方式，通信的方式也越来越多元化。根据信号传输介质，农田信息传输方式可分为有线通信方式和无线通信方式，在有线通信方式之中，RS485、CAN总线通信方式和基于掌上电脑的通信方式是其主要形式，已被应用于农业机械多传感器集成和农田信息采集。
无线通信方式可分类为长距离通信（GSM、GPRS等）和短距离通信（蓝牙、ZIGBEE等）。显然的，由于有线通信方式传输距离有限、布线难、不易维护等局限性在农业监测领域得不到广泛应用，因此，采用无线通信方式成为进行远程监控的首选。
分析这几种通信方式，蓝牙、ZIGBEE和RFID等无线传输方式因为传输距离的不足主要用于温室环境监控、农业物流识别等方面；而无线广播系统等传播的是模拟信号并且单向传输，显然不适合应用于精准农业系统；专用数据传输网能达到通信要求，但是费用过于昂贵，工程过于庞大，可操作性太差；其它方式中无线局域网只能覆盖小范围地方，并且短波电台也是费用昂贵；而采用无线传感器网络[3]，需要考虑节点携带能量，以及传感器网络的部署和监测及覆盖与连接的关系等方面问题，如果能量供应和相应的协议问题得不到解决，通常会导致网络崩溃。
三、通讯技术的原理及选择
GSM 是一个蜂窝型网络，可以运行在不同的无线电频率上，目前工作的两个主要频段分别是 900MHz 和1800MHz，其中 GSM900 频段的双工间隔是 45MHz，有效带宽是 25MHz，载频数为 124 个，每个载频拥有 8 个信道；GSM1800 频段的双工间隔是95MHz，有效带宽是 75MHz，载频数为 374 个，每个载频拥有 8 个信道。作为 GSM 技术的延续，GPRS 技术[4]应用 TDMA 信道，不必使用现行无线通信应用所需的中介转换器，就可以实现通信连接和数据中速传输。
在 GPRS 分组交换的通信过程中，无需提前分配信道建立连接，而是根据到达的数据包头信息临时寻找信道进行数据发送，这种共享使用信道的方式可以实现信道资源的合理利用。
四、方案设计与实现
数据信息传输模块的硬件包括CP1L-M30DT-D、CP1W-CIF01、GPRS DTU。监测区内农田环境数据信息经由相应的传感器模块采集和CP1W-AD041模拟量接收模块的AD转换，并将转换后的数字形式的数据信息存储到CP1LM30DT-D的数据存储区（DM）。CP1W-CIF01模块可以扩展CP1L-M30DT-D的功能，使CP1L-M30DT-D实现RS-32C数据通信，从而实现CP1L-M30DT-D模块与GPRS DTU模块的连接和数据通信，再由GPRS DTU模块将数据信息经无线网络上传至上位机。
五、结束语
以野外农田环境为研究对象，设计了一种基于 GPRS 技术的远程农田信息采集系统。试验证明：该系统实现了对农田的土壤墒情以及农作物周围的温度、湿度、光照强度和CO2浓度等环境信息的全面连续自动监测，大大提高了工作效率，提高了农业管理的自动化和信息化水平，都农业生产和科学试验具有一定的指导作用。
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）：186-188.
[2] 杨玮，李民赞，王秀.农田信息传输方式现状及研究进展[J].农业工程学报，2008，24（5）：297-300.
[3] 刘慧韬.基于GPRS的环境监测网络系统研究与实现[D].武汉：华中科技大学，2006.
[4] 韩斌杰.GPRS原理及其网络优化.机械工业出版社.2003.
[5] 何庆泥，周怀北. GPRS 数据传输技术及实时数据采集应用.通讯与计算机，2005，7：77-81.