基于gsm的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

基于gsm的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

0基于gsm的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)代世界是一個(gè)高度自動(dòng)的世界。所有設(shè)備都可以連接到計(jì)算機(jī)。最簡(jiǎn)單的自動(dòng)連接方法是使用串行接口通信。由于硬件操作簡(jiǎn)單,功能易于擴(kuò)展,近年來(lái),串行接口通信不僅未被取代,反而成為計(jì)算機(jī)與各種儀表、數(shù)據(jù)采集儀或其它媒體相連的通道,使計(jì)算機(jī)可以與更多外圍的設(shè)備溝通,造就高速的信息流時(shí)代。以往要實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備的監(jiān)控和操作,一般利用有線的方式(如電話)。這種方法往往成本較高,而且并不方便。隨著第二代移動(dòng)通信向第三代的迅速過(guò)渡,以GSM網(wǎng)為平臺(tái)的各種業(yè)務(wù)不斷拓展,無(wú)線上網(wǎng)、無(wú)線傳輸圖像、物像傳輸數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)等都得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其是短消息業(yè)務(wù),一問(wèn)世就因其低廉的價(jià)格、可靠的傳輸性能得到廣大用戶的青睞。因此,將計(jì)算機(jī)串口通信同短消息業(yè)務(wù)相結(jié)合,利用GSM公用網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控已成為數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的一個(gè)新熱點(diǎn),為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸提供了一個(gè)方便的途徑。溫室的環(huán)境(如溫度、濕度、光照等)是進(jìn)行農(nóng)業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素,對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制對(duì)實(shí)驗(yàn)的成功至關(guān)重要。溫室一般距離數(shù)據(jù)中心較遠(yuǎn),因而產(chǎn)生了數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)膯?wèn)題?；贕SM模塊的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸能成功地解決上述問(wèn)題。本文結(jié)合了這方面的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究與探討。1環(huán)境數(shù)據(jù)采集處理程序設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集,并通過(guò)無(wú)線傳輸方式將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給數(shù)據(jù)中心。系統(tǒng)硬件部分主要包括傳感器(室內(nèi)外溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器)、SWP系列多路數(shù)字顯示控制儀、通用計(jì)算機(jī)和GSM模塊等。軟件部分主要包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸程序以及服務(wù)器端的數(shù)據(jù)接收處理程序。系統(tǒng)的基本組成框圖如圖1所示。系統(tǒng)通過(guò)SWP系列多路數(shù)據(jù)顯示控制儀將傳感器檢測(cè)的信號(hào)上傳給通用計(jì)算機(jī),溫度數(shù)據(jù)采集程序?qū)?shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)以折線圖的形式顯示,以便于決策者直觀地了解環(huán)境的變化。系統(tǒng)利用GSM模塊,通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸程序,將溫度數(shù)據(jù)傳入到GSM無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)利用GSM模塊可以實(shí)時(shí)地接收環(huán)境數(shù)據(jù)并加以分析與處理。2儀表監(jiān)測(cè)技術(shù)環(huán)境數(shù)據(jù)采集的功能是實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集、記錄數(shù)據(jù)及折線圖實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)硬件方面選用了SWP系列儀表,該儀表融進(jìn)了國(guó)際上最新器件與控制算法,更高層次地體現(xiàn)了微處理器儀表的智能化、系列化與高可靠性等特點(diǎn)。SWP系列儀表向用戶開(kāi)啟了儀表內(nèi)部參數(shù)(包括輸入類型、運(yùn)算方式、輸出參數(shù)和通訊協(xié)議等)的設(shè)定界面,以一表多用的特點(diǎn),使用戶擁有充分的自主權(quán),用戶可以方便地進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。使用之前要注意SWP多路數(shù)字儀表的參數(shù)設(shè)定,如分度號(hào)的設(shè)定、通訊波特率的選擇、小數(shù)點(diǎn)、報(bào)警方式以及變送輸出量程上下限等。正確設(shè)定參數(shù)后,儀表才能正確地測(cè)量溫室環(huán)境數(shù)據(jù)。溫度傳感器選用PT100,鉑電阻被廣泛用于測(cè)量中低區(qū)(-200~5000C)的溫度。其特點(diǎn)是精度高、性能可靠、電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定以及電阻與溫度變化呈線性關(guān)系,在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。濕度傳感器選用的是電解質(zhì)濕敏器件氯化鋰,其優(yōu)點(diǎn)是滯后小,不受測(cè)試環(huán)境風(fēng)速的影響,測(cè)試精度一般可達(dá)±5%。光照傳感器型號(hào)為BYT20YSCGJ,其采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開(kāi)發(fā)變送器,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照度的測(cè)量,輸出標(biāo)準(zhǔn)的電壓及電流信號(hào),具有體積小、安裝方便、線性度好、傳輸距離長(zhǎng)和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),可廣泛用于環(huán)境、溫室、養(yǎng)殖、建筑和樓宇等的光照度測(cè)量,且量程可調(diào)。軟件部分編程語(yǔ)言采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言VB6.0,在編程過(guò)程中,用到的主要控件:一是MSComm控件,用于控制對(duì)計(jì)算機(jī)串口的操作;二是Timer控件,用于設(shè)定計(jì)算機(jī)讀取儀表數(shù)據(jù)的頻率及發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔;三是ADO控件,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是Access數(shù)據(jù)庫(kù),其功能強(qiáng)大,使用方便。在程序運(yùn)行時(shí),先設(shè)置必要的參數(shù);然后打開(kāi)串口,開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。在窗體上用折線圖顯示出各個(gè)曲線的變化趨勢(shì),后臺(tái)將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在編程時(shí),要仔細(xì)研究SWP儀表的通訊協(xié)議,讀取儀表的數(shù)據(jù),其中讀取數(shù)據(jù)的命令串如下:在繪制折線圖時(shí),關(guān)鍵是設(shè)計(jì)好坐標(biāo)比例。在數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中,每一次存儲(chǔ)完畢后,應(yīng)立即將數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)閉,下一次存儲(chǔ)時(shí)再將其打開(kāi)。這樣做的目的是釋放資源,便于數(shù)據(jù)庫(kù)在其他方面(如向服務(wù)器傳送數(shù)據(jù))的應(yīng)用。3短信模塊介紹無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)的重要組成部分,其核心部件是GSM模塊。本系統(tǒng)采用的是西門子公司生產(chǎn)的、型號(hào)為西門子GSMMODEMTS-SGC1的模塊,設(shè)備為國(guó)內(nèi)組裝GSM終端(短信貓)。西門子核心模塊由北京創(chuàng)天通信科技有限公司生產(chǎn)。TS-SGC1采用的是SiemensTC35芯片。本設(shè)計(jì)使用的兩只短信模塊IMEI號(hào)分別為520338411702892和102351234003134。短信模塊設(shè)備性價(jià)比更好,有關(guān)技術(shù)參數(shù)可參考SIEMENSTC35iT的規(guī)格說(shuō)明書(shū)。RS232接口配件有天線、串口線和電源。短信模塊支持短信收發(fā),1h可發(fā)送短信800條左右。實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵是對(duì)GSM模塊的開(kāi)發(fā)。SMS(ShortMessageService)短信息服務(wù)是GSM系統(tǒng)中提供的一種GSM終端之間通過(guò)服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù),其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短消息的收發(fā)是通過(guò)GSMModem的通用GSMAT命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。GSMAT命令是主要的移動(dòng)電話生產(chǎn)廠商諾基亞、愛(ài)立信、摩托羅拉和HP共同為GSM研制的,其中包含對(duì)SMS的控制。GSM標(biāo)準(zhǔn)中定義的點(diǎn)到點(diǎn)短消息服務(wù),使得短消息能在移動(dòng)臺(tái)和短消息服務(wù)中心之間傳遞。消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼,消息有目的地或起源地,但只與用戶和SMSC有關(guān),而與其他GSM基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)關(guān)。GSM中文短消息是按照PDU(ProtocolDataU2nit)格式進(jìn)行收發(fā)的,最多為140bit長(zhǎng)度。它支持中文字符發(fā)送,中文字符按照UNICODE進(jìn)行編碼。軟件的程序流程圖如圖2所示。根據(jù)流程圖。編寫(xiě)信息發(fā)送子程序示例如下發(fā)送內(nèi)容轉(zhuǎn)制子函數(shù)如下:4實(shí)時(shí)接收功能數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù),它始終處于實(shí)時(shí)的接收狀態(tài)。利用MSComm控件的OnComm事件可以方便地實(shí)現(xiàn)這一功能。該程序具有數(shù)據(jù)分離與存儲(chǔ)功能。5遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的采集與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。溫度數(shù)據(jù)的采集核心部分是對(duì)計(jì)算機(jī)串口的控制,在對(duì)SWP系列儀表通訊協(xié)議有所了解的情況下,對(duì)串口進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸借助了關(guān)鍵的功能模塊GSM。要對(duì)其進(jìn)行編程,首先