作物信息无线监测系统

　　作物信息无线监测系统是托普物联网基于GPRS无线传输技术，为解决农作物水分信息的快速获取和无线远程传输而提出的一套完整方案。

　　一、作物信息无线监测系统的设计背景

　　对作物水分状况进行准确、快速、可靠的评价，是以实时监测和诊断与作物水分状况密切相关的作物水分信息为基础的。因此作物信息无线监测系统是实施灌溉决策和管理的重要基础，也是现代农业技术体系和精量灌溉工程系统的一个重要组成部分。而先进、可靠的作物水分信息采集技术、数据传输技术和采集设备．则是精准、快速、连续获取作物水分信息的基础保障。目前作物水分的数据采集、传输多为有线方式，而无线的数据传输方式相对较少。本文所阐述的作物水分无线远程传输和监测系统即作物水分信息通过传感器采得信号，经PTM一48M处理后。通过GPRSDTU及GPRS、Internet网络进行数据传输。数据中心根据接收的数据进行决策。实现了作物水分信息的无线实时传输，为实时诊断作物水分状况提供了依据和保证。

　　随着农业科技的发展，以及国家对三农的的高度重视，特别是国家2012农业国家一号文件颁发后。国家科技园、各大农业园区、农场等农业机构企业积极寻求在良种培育、节本降耗、节水灌溉、农机装备、新型肥药、疫病防控、加工贮运、循环农业、海洋农业、农村民生等方面的高新技术，力求突破现存的农业技术瓶颈，真正实现现代化农业。

　　浙江托普仪器有限公司和浙江大学合作积极响应科技兴农政策突出农业科技创新重点，研发出农业物联网智能控制系统通过通过射频识别（Rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等新型技术将农业和互联网连接起来提大大提高了农业生产的工作效率和精细管理，避免了“瘦肉精”、“毒辣椒粉”、“红心鸭蛋”等问题的再次发生，保证了食品的安全和产量。

　　目前此物联系统已在全国多家科技园、示范园区、农场、科研所、院校等区域成功运行，技术稳定成熟，功能齐全。为在农业种植业、畜牧养殖业等领域的生产关键环节建立智能化控制、信息化管理的现代农业项目提供了强有力的技术支持。物联网的实施将大大提高国家推进科技创新增强农产品的步伐。农业物联网将开启农业生产腾飞的新篇章。托普农业物联网核心产品均属于自有品牌，自主研发生产。

　　托普农业物联网系统主要包括三个层次：

　　感知层：采用各种传感器（如温湿度、光照、CO2、风向、风速、雨量、土壤温湿度等）获取植物的各类信息。

　　传输层：信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传到控制中心，各个节点可以自由配对、任意监控、互不干扰。

　　应用层：根据WSN获取植物实时生长环境。图温湿度、光照参数等，收集各个节点的数据，进行存储和管理实现整个测试点的信息动态显示，并根据各类信息进行自动灌溉、施肥、喷药、降温补光等控制、对异常信息进行自动报警。加装摄像头可以对每个大棚和整个园区进行实时监控。

　　二、作物信息无线监测系统中GPRS的概述及技术优势

　　GPRS(GeneralPacketRadioService．通用无线分组业务)作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X．25连接。GPRS在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络．同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级。形成了一个新的网络逻辑实体，提供端点到端点的、广域的无线IP连接。GPRS是一项高速数据处理的技术。它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E—Mail、进行Internet浏览等。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信通过各种网关和路由到数据中心(如图2所示)。道又可以由多个用户共享。资源被有效的利用。使用GPRS，数据实现分组发送和接收，用户永远在线且按流量、时间计费，迅速降低了服务成本。

GPRS网络结构如图1。

GPRS的技术优势如下：

　　(1)GPRS一个最“招人”的特点就是“永远在线”。GPRS采用的是分组交换技术，不需要像Modem那样拨号连接．用户只有在发送或接收数据时才占用资源。

　　(2)支持中、高速率数据传输，可为每个用户提供9．05～171．2kbit／S的数据传输速率。

　　(3)GPRS网络接人速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。

　　(4)GPRS的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的大量数据的传输。GPRS能在O．5～1秒之内恢复数据的重新传输。

　　(5)GPRS的安全功能同现有的GSM安全功能一样。不过GPRS使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的。

　　(6)用户数据在MS和外部数据网络之间透明地传输。它使用的方法是封装和隧道技术。

　　(7)覆盖较好，与现有无线数据网络(集群、双向传呼、CDPD、CDMA)相比，其网络覆盖是最好的。

　　三、作物信息无线监测系统整体框架图

本系统由上位机(数据中心)、下位机(PTM一48M)、通信系统(GPRSDTU、GPRS网络、Intemet、校园网)三部分组成。主要是通过PTM--48M所携带的土壤水分等各类传感器采集的数据信息通过串口通讯RS一232到GPRSDTU然后GPRSDTU将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络。由移动服务商转接到Internet。到教育网一校园网。最终通过各种网关和路由到数据中心(如图2所示)。

四、结论

采用无线数据传输方式，不仅减少线路敷设，降低成本。还具有很大的灵活性。基于GPRS平台的应用现已在国内外多个领域出现，且呈现出良好的发展态势。本文采用GPRS技术设计的作物水分精确监测和远程传输系统，目前正在测试阶段，能为农业决策提供有效的依据。随着GPRS技术和信息采集技术的不断发展，本系统将会进一步完善和成熟，且有着广泛的应用前景。

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