土壤墒情远程监测系统软件设计

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。土壤墒情远程监测系统软件设计　　摘要：土壤的水分和环境温度都在一定程度上影响着植物的生长。为了实现对土壤墒情长时间的连续监测，文中对采用主从结构的土壤墒情采集系统软件进行了设计。主要包含基于SI4432的无线射频通信、基于SIM900A的GPRS、上位机信息管理系统三部分。测量系统的主站与从站通过SI4432通信，主站收集各从站的测量信息并通

2、过GPRS通信上传到远程服务器，墒情信息管理系统从服务器提取数据，并进行相应的处理，直观地显示在用户界面上，以实现远程显示及监控，为作物的最佳灌溉时间提供参考。　　关键词：SI4432；无线射频通信；GPRS；信息管理系统　　中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：2095--00-03　　0引言　　水资源在农业生产中至关重要，土壤水分含量是影响农作物生长过程的重要物理参数[1]。土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情长时间的连续监测，通过对温度、湿度数据的大量采集与处理，绘制出相应的曲线，有利于详细分析土壤情况，

3、对解决与土地相关行业出现的诸多问题有着积极的作用[2]。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　尽管我国各级相关土地部门在土地信息管理系统的构建方面取得了较大进步，但是问题依然存在[3]。例如，

4、我国墒情监测工作相对薄弱，土壤水分信息采集手段比较落后，系统各方面建设的标准不统一，建设的内容不规范，取得的建设成果千差万别，这些都不利于管理和运维墒情信息系统的工作[4]。本文设计了土壤墒情管理系统，用以取代传统的人工采集、处理土壤信息方法，实现对土地情况高效、便利的检测，实行远程实时监控，为作物的最佳灌溉时间提供参考。　　1土壤墒情监测系统结构　　本文设计的土壤水分测量系统包括主站数据采集和从站数据测量两部分，如图1所示。每个从站传感器包含数字温度传感器和土壤水分传感器，分别用来采集土壤的温度和水分信息，并将采集

5、到的数据通过SI4432传输给主站采集器，由主站通过GPRS统一将信息发送至远程服务器。　　2监测系统无线数据传输模块　　主从站无线通信模块　　主站与从站之间采用无线射频模块SI4432进行数据传输。其中SI4432是高度集成的单芯片无线ISM收发器件。EZRadioPRO系列包括发射机、接收机和射频收发器，设计工程师可以选择利用其中的无线部分。SI4432的高度集成可以降低BOM，同时简化整体设计。极低的接收灵敏度，加上工业界领先的+20dBm输出功率，内置天线多样化和支持跳频[5]，保证了传输范围和穿透能力。为了

6、充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　主站传感器具有数据采集器的功能，每个主站与多个从站进行通信，主从站之间通过SI4432无线收发模块的广播通信协议进行数据传输。主站不断广播，广播的信息结构为从

7、站地址及对应的配置信息，如AY3600，其中第1个字节A表示从站编号，第2个字节Y表明是否更改测量周期，Y表示更改，N表示不更改；数据3600表示更改后的测量周期。主站广播流程如图2所示。　　从站传感器数据测量完毕后等待主站广播，收到广播本站地址后立即反馈信息给主站，两者建立通信，接收主站发送的配置信息并解析，之后发送测量数据给主站，直至收到主站确认数据正确接收的信息后，结束与主站的通信，从站进入待机模式，等待下一次唤醒测量。从站应答流程如图3所示。　　基于SIM900的GPRS无线通信　　主站采集器对各从站发来的测

8、量数据进行处理后，通过GPRS无线传输将信息上传至远程服务器，同时上位机也将参数修改信息返回到主站。本设计采用的无线传输模块为SIM900A。SIM900A是SIMCOM公司研发的工业级双频GSM/GPRS模块，工作频段为双频900/1800MHz，可以低功耗实现语音，SMS，数据和传真信息的传输[6]。GPRS有许多优势，包括资源利用率高、传