田间信息的远程获取与无线传输系统的研究

摘 要

所谓“精细农业”，实际上就是通过对田间农作物各项要素的实际信息进行分析，从而达到“最小投入、最大收益”的目的以及农业生态的可持续性发展。对农作物进行信息获取与传输技术与“精细农业”研发体系中的其他项目相比是属于研究比较少的领域。但是利用传感期以及单片机对数据的存储与测量的方式，在国防以及工农业中都有着广泛的应用，而GPRS的迅猛发展也为数据的采集传输开辟了新的研究方向。本文将对田间信息的远程获取与无线传输系统进行研究讨论。

【关键词】精细农业 远程监控系统 无线传输 GPRS

随着社会经济的不断发展以及科学技术水平的不断进步。传统的农业生产模式也在逐渐向科学化的方向过渡。传统农作物的培育主要是依靠生物育种的方式，在这种生产模式中，是通过投入大量的农药以及化肥来达到提升农作物生产产量的目的。但是过度的使用化肥农药势必会对自然环境造成不良影响，同时农药化肥在农作物中的残留物质也会严重影响人的身体健康。于是“精细农业”应运而生，并开始逐渐在农业生产当中普及。它主要是依靠现代通信技术来实现对农作物的生产管理。在很多农业发达的国家，“精细农业”已经被认定为实现农业可持续发展的必要途径之一。

1 系统的基本原理以及性能需求

1.1 系统的基本原理

田间信息的远程获取与无线传输系统主要由以下5个部分组成：用来采集土壤墒情的模块、自动气象站、无线数据传输、供电系统以及计算机远程监控系统。这个系统的具体工作原理如下文所述：

采集土壤墒情主要是利用土壤的温湿传感器来感测信号，将信号经过放大电路以及适当的调整之后存储到单片机当中，然后与单片机的标准串口进行连接的收发无线数据的模块将会把转换后的信号通过无线传输的方式送到自动气象站的数据采集器中。接下来就是气象站内的各类传感器把采集到的信号送至数据采集器中进行存储以及进一步的传输。数据采集器会将存储的所有数据传送到GPRS DTU也就是内置存储卡中，然后GPRS DTU会把数据进行网络协议的封装，与此同时，通过系统内置的TCP/IP协议将GPRS网络与Internet网络进行无缝接入，最终通过各类网关和路由将数据传送到计算机监控中心中，由计算机监控系统来对各项数据实施总体的监控。

1.2 系统的性能要求

田间信息的远程获取与无线传输系统的建立最初，是为了对农田的需水情况进行实时的监控，通过各种类型的传感器来对农田的作物信息进行实时的采集，并将数据及时的传送到计算机监控中心当中，以确保农田的监管人员可以对农田中出现的各类问题进行及时的处理。将这个系统安装到设定好的农田环境当中，可以实现无人值守的工作方式。另外因为该系统具有拆装以及操作比较简便、对于农田中各类信息的采集比较准确、数据的传输速度快、对其维护的成本不高等特点。所以对该系统也提出了几点性能上的要求：

第一就是要有高度的可靠性。因为这个系统是运行在长期无人坚守的环境当中，因此在运行过程当中系统不能出现无法响应、数据连接中断以及硬件故障或者是系统崩溃的情况。

第二保证系统的实时性。在系统正常运行的过程当中，要确保数据采集的连续性以及信息传输的实时性。以此来保证农田管理人员可以对农田的各类信息作出及时的了解、对农田中出现的各类问题进行及时的解决，从而实现农田生产管理上的优化。

2 与系统相关的各项技术

2.1 单片机

单片机的工作实际上就是为完成各项任务而编制程序，也就是对各项任务指令进行逐条的编译。单片机执行的每项任务都可以将其分成三个阶段（取出指令、分析指令、执行指令）。单片机的神经中枢就是CPU。它的主要作用就是对通过单片机的各项数值进行运算以及控制。单片机的内部存储器主要分为程序存储器以及数据存储器两大类。程序程序存储器（ROM）在具体的操作过程当中主要的作用就是对各类指令代码以及表格等数据进行存储。而随机存储器（RAM）的主要作用则是对单片机在运行过程中各项工作变量以及数据进行存储，故此也有很多人会将它称作数据存储器。

2.2 GPRS技术

该技术可以在移动用户与数据网络之间提供一种无形的连接，从而为用户提供高速的无线服务业务。将该技术应用到田间信息的远程获取与无线传输系统当中是因为GPRS只要激活之后就可以保持永远在线的状态，不会出现掉线的问题，这个特点从很大程度上保证了田间信息的远程获取与无线传输系统信息传输的稳定性以及实时性。同时GPRS也可以实现与Internet的无缝连接，这为数据向计算机控制中心的传输提供了必要的保障。除此之外，GPRS覆盖范围广泛以及资源利用率高也是将其用于田间信息的远程获取与无线传输系统的原因之一。

除了上述两个在田间信息的远程获取与无线传输系统中较为重要的技术之外，该系统中也应用到了传感器技术、自动气象站等等。正是通过这些高科技技术的有机融合，才使得田间信息的远程获取与无线传输系统发挥了最大作用。

3 总结

随着科学技术水平的不断进步以及网络通信技术的飞速发展，计算机远程监控系统在许多领域都得到了广泛的应用与长足的发展。把无线网络技术、计算机通讯技术与田间农作物的信息采集系统相结合，并应用到农作物的生产监管当中，形成具有农业特色的田间信息远程获取与无线传输系统将成为农业生产管理在未来的重要发展方向。另外，如何提高土壤墒情信息以及气象信息的准确性也将成为农田信息采集方向上亟待解决的问题。

参考文献

[1]安云飞，杨青，杨术明，邢振.一种田间信息无线远程传输系统的设计[J].农机化研究，2007（11）.

[2]徐更琪，吴普特，韩文霆.作物需水信息实时监测与无线远程传输系统[J].农机化研究，2010.

[3]卢伟，杨建华，袁雪尧.基于GPRS的嵌入式数据采集与远传系统[J].微计算机信息，2011（01）.

作者单位

林娣 河北省廊坊开发区东之乔通信工程有限公司河北省廊坊市 065000endprint