專利名稱：基于gprs/gsm/gps的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于農(nóng)田管理的信息處理技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體地說，是一種基于GPRS/GSM/GPS(通用分組無線業(yè)務/全球移動通信系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng))的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
土壤墑情是最重要和最常用的土壤信息之一，它是作物生長發(fā)育期內(nèi)土壤水分盈虧判斷、灌溉、施肥決策以及排水措施的制定的依據(jù)，同時掌握大區(qū)域的農(nóng)田墑情信息，可對該區(qū)域內(nèi)國家水利資源進行很好的了解和掌握。因此準確、快速地對土壤墑情進行監(jiān)測預報具有重要意義。對土壤墑情監(jiān)測，先后采用了烘干稱重、中子水分計、TDR時域反射儀和地面穿透雷達等手段和方法，這些方法只能對特定小區(qū)域地塊土壤信息人工采集。而對于大尺度農(nóng)田墑情信息的采集若采用上述方法則牽涉大量人力，而且不利于信息數(shù)據(jù)傳輸。采用衛(wèi)星遙感方法進行土壤墑情監(jiān)測，可實現(xiàn)信息的遠距離采集與傳送，但成本高，且受氣候及地形條件影響較大，時間滯后大。開發(fā)不受時間、空間限制，能夠?qū)崿F(xiàn)無人化自動實時采集且可遠程控制的信息采集與傳輸系統(tǒng)對大尺度農(nóng)田墑情信息具有重要意義。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?3116365.3，公開號為CN1442705A，
公開日為2003年9月17日，專利名稱為土壤信息衛(wèi)星定位測量儀，該土壤信息測量儀包括全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器通過RS232接口與單片機相連；傳感器通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與單片機相連；測量儀的單片機上接有鍵盤、鎖存器、顯示器、數(shù)據(jù)存儲器和電源。由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的接收器測量采樣點的位置，通過傳感器快速測量土壤信息，在單片機的控制下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲等功能。該土壤信息測量儀具有以下局限性(1)僅可對單點土壤信息進行測量；(2)而且測量不具有實時性，必需帶回分析中心時候進行分析判斷，降低了土壤信息的時效性和利用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，使其可以不受空間地域、時間、采集點數(shù)量限制，實時自動實現(xiàn)農(nóng)田信息的無人化采集，并通過無線網(wǎng)絡實時傳到遠程監(jiān)測中心，供相關(guān)人員分析和使用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括若干信息采集模塊、數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊、遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，信息采集模塊通過通訊電纜與數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊與遠程接收及監(jiān)控平臺模塊通過無線方式進行信號傳輸；所述的信息采集模塊對各監(jiān)測點的墑情信息進行采集處理，并通過通訊電纜傳送給數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊將墑情信息通過無線方式傳送到遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，所述的遠程接收及監(jiān)控平臺模塊對墑情信息進行接收、管理、發(fā)布，并對監(jiān)測點進行控制。
所述的信息采集模塊包括土壤水分傳感器、兩個溫度傳感器、地下水位傳感器、信號變送器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器，土壤水分傳感器、兩個溫度傳感器和地下水位傳感器分別通過信號線與信號變送器連接，信號變送器通過信號線與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器通過信號線與微處理器連接，土壤水分傳感器插入土壤，將土壤水分信息轉(zhuǎn)變電壓輸出號，送入信號變送器；所述的兩個溫度傳感器，一個溫度傳感器測量氣溫，另一個溫度傳感器作為濕球溫度計，用以計算空氣相對濕度，這兩個溫度傳感器分別將土壤溫度和大氣溫度變換為模擬電壓輸出信號送入信號變送器，地下水位傳感器將地下水位高度變換為模擬電壓輸出信號送入信號變送器，信號變送器將各傳感器輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V電壓輸出，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將各0-5V的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，微處理器對采集到的數(shù)字量進行處理。
所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊包括微處理器、GPRS/GSM/GPS無線智能模塊、第一SIM卡(Subscriber Identity Module用戶識別模塊)、第一天線，微處理器通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能連接，第一SIM卡通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊相連，GPRS/GSM/GPS無線智能模塊上設有第一天線座，第一天線通過第一天線座與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊相連；微處理器起對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊的控制作用，GPRS/GSM/GPS無線智能模塊實現(xiàn)信息的無線傳輸，第一SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊的識別，第一天線是無線信息接受發(fā)送渠道。
所述的遠程接收及監(jiān)控平臺包括監(jiān)測服務器和接收模塊，接收模塊與監(jiān)測服務器通過通訊電纜連接；所述的監(jiān)測服務器是一臺有固定IP地址的計算機，內(nèi)有接收程序和監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序，接收程序用于接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，所述的接收模塊用于系統(tǒng)在GSM工作方式下接受無線數(shù)據(jù)。
所述的接收模塊包括GSM無線通訊模塊、第二SIM卡、第二天線、邏輯控制電路、通訊控制電路，第二SIM卡、邏輯控制電路和通訊控制電路分別通過信號線與GSM無線通訊模塊相連，第二天線通過GSM無線通訊模塊的第二天線座與GSM無線通訊模塊相連；GSM無線通訊模塊用于接收GSM工作方式下的無線數(shù)據(jù)，第二SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GSM無線通訊模塊的身份識別，邏輯控制電路用于對GSM無線通訊模塊的時序控制，通訊控制電路實現(xiàn)GSM無線通訊模塊與監(jiān)測服務器的數(shù)據(jù)傳輸。
土壤水分傳感器插入土壤，將土壤水分信息轉(zhuǎn)變電壓輸出號，送入信號變送器。一個溫度傳感器測量氣溫，另一個溫度傳感器作為濕球溫度計，用以計算空氣相對濕度，這兩個溫度傳感器將溫度信號變?yōu)殡妷盒盘査腿胄盘栕兯推鳌５叵滤粋鞲衅鲗⒌叵滤桓叨绒D(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査腿胄盘栕兯推?。信號變送器將各傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V標準電壓信號，信號變送器輸出信號進入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器各輸入通道，微處理器對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進行控制，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出信號送入微處理器進行處理。GPRS/GSM/GPS無線智能模塊利用本身的GPS接收器接收信息采集點的地理位置信息，并將其傳送到微處理器。微處理器將處理后信息數(shù)據(jù)GPRS/GSM/GPS無線智能模塊，并對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊進行控制，使其以GPRS或GSM方式將數(shù)據(jù)通過第一天線發(fā)出，GPRS/GSM/GPS無線智能模塊與第一SIM卡相連，通過第一SIM卡實現(xiàn)與電信網(wǎng)連接。當GPRS/GSM/GPS無線智能模塊以GSM方式工作時，監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM/GPS無線智能模塊發(fā)出、然后經(jīng)過電信無線網(wǎng)絡，第二天線，及第二SIM卡對接收模塊的GSM無線通訊模塊的身份識別后，進入接收模塊的GSM無線通訊模塊，再經(jīng)過通訊控制電路進入監(jiān)測服務器內(nèi)接收程序，監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)監(jiān)測服務器內(nèi)的接收程序解析后在監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序顯示及處理，在此過程中邏輯控制電路用于對GSM無線通訊模塊的時序控制，使其能正常啟動工作。當GPRS/GSM/GPS無線智能模塊以GPRS方式工作時，監(jiān)測的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM/GPS無線智能模塊發(fā)出，然后經(jīng)無線網(wǎng)絡傳輸，直接通過監(jiān)測服務器的IP地址端口，進入接收程序，經(jīng)監(jiān)測服務器內(nèi)的接收程序解析后在監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序顯示及處理，在此過程中邏輯控制電路用于對GSM無線通訊模塊的時序控制，使其能正常啟動工作。
本發(fā)明的若干信息采集系統(tǒng)可在大范圍區(qū)域內(nèi)按要求任意布置，不受空間地域環(huán)境影響，可實現(xiàn)大出度農(nóng)田信息的實時無人化自動采集，也可按要求實現(xiàn)無人化定時完成信息采集傳輸。多點信息采集數(shù)據(jù)通過GPRS/GSM無線方式傳送到遠程監(jiān)測服務中心，避免了大范圍通訊電纜的布置，提高可靠性并節(jié)約成本。遠程監(jiān)控服務平臺為網(wǎng)絡版監(jiān)測平臺，突破以往只能通過一個監(jiān)測服務器對采集的信息數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，可以通過與INTERNET相連的任一臺計算機對信息數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是遠程接收及監(jiān)控平臺的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，本發(fā)明包括若干信息采集模塊、數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊、遠程接收及監(jiān)控平臺模塊。信息采集模塊通過通訊電纜與數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊與遠程接收及監(jiān)控平臺模塊通過無線方式進行信號傳輸。信息采集模塊對各監(jiān)測點的墑情信息進行采集處理，并通過通訊電纜傳送給數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊，數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊將墑情信息通過無線方式傳送到遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，遠程接收及監(jiān)控平臺模塊對墑情信息進行接收、管理、發(fā)布及對監(jiān)測點進行控制。
所述的信息采集模塊包括土壤水分傳感器、兩個溫度傳感器、地下水位傳感器、信號變送器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器。所述土壤水分傳感器采用TS-3型開關(guān)式水分傳感器，所述溫度傳感器采兩個鉑電阻式溫度傳感器，所述信號變送器采用SP-1型溫濕度信號變送器，，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采用MAX197，所述微處理器采用P89LV52RD2。壤水分傳感器、兩個溫度傳感器和地下水位傳感器均通過信號線與信號變送器連接，信號變送器通過信號線與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX197連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX197通過信號線與微處理器P89LV52RD2連接。TS-3型開關(guān)式水分傳感器將土壤水分信息變換為模擬電壓輸出信號、兩個溫度傳感器分別將土壤溫度和大氣溫度變換為模擬電壓輸出信號、地下水位傳感器將地下水位信息變換為模擬電壓輸出信號，SP-1型溫濕度信號變送器將各傳感器輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V電壓輸出，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX197將各0-5V的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，微處理器P89LV52RD2對采集到的數(shù)字量進行處理。
所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊包括微處理器、GPRS/GSM/GPS無線智能模塊、第一SIM卡(Subscriber Identity Module用戶識別模塊)、第一天線。所述微處理器采用P89LV52RD2，所述GPRS/GSM/GPS無線智能模塊采用XT55，微處理器P89LV52RD2通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55連接，SIM卡通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55相連、GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55上設有第一天線座，第一天線通過第一天線座與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55相連。微處理器P89LV52RD2起對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55的控制作用，GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55實現(xiàn)信息的無線傳輸，第一SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊XT55的識別，第一天線是無線信息接受發(fā)送渠道。
所述的遠程接收及監(jiān)控平臺包括監(jiān)測服務器和接收模塊，接收模塊與監(jiān)測服務器通過通訊電纜連接。接收模塊用于系統(tǒng)在GSM工作方式下接受無線數(shù)據(jù)，監(jiān)測服務器實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、發(fā)布。監(jiān)測服務器是一臺有固定IP地址的計算機，內(nèi)有采用VB6.0編寫的接收程序和用ASP.NET編寫的監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序，接收程序用于接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理。所述的接收模塊包括GSM無線通訊模塊、第二SIM卡、第二天線、邏輯控制電路、通訊控制電路。所述GSM無線通訊模塊采用TC35，邏輯控制電路用74LS14及74LS86實現(xiàn)，所述通訊控制電路采用MAX232。第二SIM卡、邏輯控制電路以及通訊控制電路MAX232通過信號線與GSM無線通訊模塊TC45相連，第二天線通過GSM無線通訊模塊TC45的第二天線座與GSM無線通訊模塊TC45相連。GSM無線通訊模塊TC45用于接收GSM工作方式下的無線數(shù)據(jù)，第二SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GSM無線通訊模塊TC45的識別、邏輯控制電路用于對GSM無線通訊模塊TC45的時序控制、通訊控制電路實MAX232現(xiàn)GSM無線通訊模塊與監(jiān)測服務器的數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求
1.一種基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，包括若干信息采集模塊、數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊、遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，信息采集模塊通過通訊電纜與數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊與遠程接收及監(jiān)控平臺模塊通過無線方式進行信號傳輸；所述的信息采集模塊對各監(jiān)測點的墑情信息進行采集處理，并通過通訊電纜傳送給數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊將墑情信息通過無線方式傳送到遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，所述的遠程接收及監(jiān)控平臺模塊對墑情信息進行接收、管理、發(fā)布，并對監(jiān)測點進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的信息采集模塊包括土壤水分傳感器、兩個溫度傳感器、地下水位傳感器、信號變送器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器，土壤水分傳感器、兩個溫度傳感器和地下水位傳感器分別通過信號線與信號變送器連接，信號變送器通過信號線與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器通過信號線與微處理器連接，土壤水分傳感器插入土壤，將土壤水分信息轉(zhuǎn)變電壓輸出號，送入信號變送器；所述的兩個溫度傳感器，一個溫度傳感器測量氣溫，另一個溫度傳感器作為濕球溫度計，用以計算空氣相對濕度，這兩個溫度傳感器分別將土壤溫度和大氣溫度變換為模擬電壓輸出信號送入信號變送器，所述的地下水位傳感器將地下水位高度變換為模擬電壓輸出信號送入信號變送器，所述的信號變送器將各傳感器輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)?-5V電壓輸出，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將各0-5V的電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，所述的微處理器對采集到的數(shù)字量進行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊包括微處理器、GPRS/GSM/GPS無線智能模塊、第一SIM卡、第一天線，微處理器通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能連接，第一SIM卡通過信號線與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊相連，GPRS/GSM/GPS無線智能模塊上設有第一天線座，第一天線通過第一天線座與GPRS/GSM/GPS無線智能模塊相連；所述的微處理器起對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊的控制作用，所述的GPRS/GSM/GPS無線智能模塊實現(xiàn)信息的無線傳輸，所述的第一SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GPRS/GSM/GPS無線智能模塊的識別，所述的第一天線是無線信息接受發(fā)送渠道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的遠程接收及監(jiān)控平臺包括監(jiān)測服務器和接收模塊，接收模塊與監(jiān)測服務器通過通訊電纜連接；所述的監(jiān)測服務器是一臺有固定IP地址的計算機，內(nèi)有接收程序和監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序，接收程序用于接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)控網(wǎng)頁管理程序?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，所述的接收模塊用于系統(tǒng)在GSM工作方式下接受無線數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的接收模塊包括GSM無線通訊模塊、第二SIM卡、第二天線、邏輯控制電路、通訊控制電路，第二SIM卡、邏輯控制電路和通訊控制電路分別通過信號線與GSM無線通訊模塊相連，第二天線通過GSM無線通訊模塊的第二天線座與GSM無線通訊模塊相連；所述的GSM無線通訊模塊用于接收GSM工作方式下的無線數(shù)據(jù)，所述的第二SIM卡實現(xiàn)電信網(wǎng)對GSM無線通訊模塊的身份識別，所述的邏輯控制電路用于對GSM無線通訊模塊的時序控制，所述的通訊控制電路實現(xiàn)GSM無線通訊模塊與監(jiān)測服務器的數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
一種基于GPRS/GSM/ GPS的大尺度農(nóng)田墑情遠程監(jiān)測系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)信息化與精準農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明包括若干信息采集模塊、數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊、遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，信息采集模塊通過通訊電纜與數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊相連，數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊與遠程接收及監(jiān)控平臺模塊通過無線方式進行信號傳輸；所述的信息采集模塊對各監(jiān)測點的墑情信息進行采集處理，并通過通訊電纜傳送給數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡傳輸模塊將墑情信息通過無線方式傳送到遠程接收及監(jiān)控平臺模塊，所述的遠程接收及監(jiān)控平臺模塊對墑情信息進行接收、管理、發(fā)布，并對監(jiān)測點進行控制。本發(fā)明可以不受空間地域、時間、采集點數(shù)量限制，實時自動實現(xiàn)農(nóng)田信息的無人化采集。
文檔編號H04L12/26GK1744144SQ200510029659
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者李彥明, 周俊, 劉成良 申請人:上海交通大學