基于无线数传技术的农田数据采集系统的设计与开发

本文是国家高技术研究发展计划(863计划)—“精细农业关键适用技术的开发研究”(2003AA209040)的一部分。针对当前我国农业生产中信息采集技术相对落后,工作效率较低等现实情况,根据“精细农业”作业中的实际需求,充分利用无线电台、GSM技术等最新的无线通信技术,设计开发了能够对多种农田的属性信息进行采集,实现多种数据的融合,并对信息进行存储、处理和无线数传的农田信息采集系统。根据不同的需求,分别完成了基于单片机89S51的设计开发和基于ARM微处理器S3C2410的总体设计。 基于单片机的设计开发硬件主要由信号输入通道电路、A/D转换电路、电源及稳压电路、串口扩展电路、液晶显示电路、CF卡存储电路、小键盘电路、无线数传电台模块、GSM模块等几部组成。系统可以实现同时采集8路模拟信号,其中包含电压信号和电流信号,并对模拟信号进行相应的A/D转换。系统可以同时采集两路数字传感器信号。同时,系统可以连接GPS接收设备,进行GPS信息的采集。采集的数据以非易失性存储介质CF(Compact Flash)卡的形式进行存储,保证了系统掉电时数据也可以安全保存。用户可以选择将采集的数据以无线数传电台或GSM短信的方式进行无线传输。基于单片机的数据采集系统既可以作为便携式设备使用,又可以多台固定在田间组成无线网络,进行数据的采集和传输。在文中介绍了为实现无线网络功能而编写的通信协议。 基于单片机的数据采集系统的创新主要有以下几点: 1.以MCS51单片机为CPU进行开发,并以CF卡实现对数据的存储。 2.系统可以实现GSM短信和无线数传电台两种不同形式的无线通讯,实现了通信距离和经济性的有机结合。 3.通过连接GPS接收设备,系统可以方便的采集农田的空间信息,为在大范围的数据采集提供了方便。 4.农田数据采集器既可以作为便携式设备使用,又可以根据编写的无线通信协议,组成无线网络,实现对农田信息的实时采集。 基于ARM微处理器S3C2410的设计采用华恒公司的S3C2410核心板进行二次开发,并对核心板进行LINUX操作系统移植。系统内置摄像头、GPS OEM板、GPRS模块、和无线数传电台模块,可以完成对8路模拟信号、4路数字信号以及图片信息的采集、处理和存储。采集的信息可以在IDE硬盘或U盘等具有USB接口的存储设备中进行保存。采集的信息可以通过数传电台进行无线传输,也可以通过GPRS模块或有线网络接口接入Internet,通过网络进行传输。