水稻秧棚温度GSM无线数据采集系统

2010-06-08金贤华

黑龙江八一农垦大学学报 2010年4期

金贤华

（大庆电子信息局，大庆 163311）

水稻秧苗在生长期间对温度变化比较敏感，水稻秧棚内温度过高育成弱苗，棚内低温缺水育成小老苗，棚内温度剧烈变化引发立枯病造成死苗。秧苗不同生育阶段要求的适宜温度不同，秧苗一叶一心期，秧棚温度控制在25℃左右；两叶一心期，秧棚温度控制在20～25℃；三叶一心期，秧棚温度控制在20℃。秧棚温度过高会使秧苗烧坏，因此需要对水稻秧棚温度进行监控。

水稻秧棚一般距离监控中心较远，因而产生了温度数据如何进行远程无线传输的问题，基于GSM模块的无线数据传输能成功的解决上述问题。用GSM来实现远程监控，不需建立专用网，无需布线，系统的建设和维护都比较简单，使用成本较低。

1 系统组成

整个系统实现对水稻秧棚温度数据采集并通过GSM无线传输方式将数据无线传输给监控中心。系统由数据采集终端和监控中心两部分组成，其数据监控中心由计算机网络，数据库和GSM通信接口模块等组成，主要负责温度信息和数据的收发和整理工作：一方面，接收各个监控点上传的信息和数据，并把它们放入相应的数据库和分发给相应的监控计算机，以实现对各个监控点的监控和管理；另一方面，监控中心响应监控计算机发出的对各个监控点的控制信息，并且把这些信息下发到相应的监控点上，从而达到对监控点设备进行控制的目的。系统的基本组成框图如图1所示。

温度传感器选用PT100，铂电阻被广泛的应用来测量中低区（-200～500）的温度。它的特点是精度高，性能可靠，电阻温度系数稳定，电阻与温度变化呈线性关系，在整个测量范围内具有稳定的物理和化学性质。

采集终端检测温度传感器电阻随温度变化的情况，将温度变化转换为数据信号，温度数据通过GSM模块，将温度数据传入到GSM无线通讯网络，监控中心计算机利用GSM模块就可以实时的接收温度数据，将数据存入数据库，并加以分析与处理，同时以折线图的形式显示，以便于农业技术人员直观的了解水稻秧棚温度的变化。

2 短消息服务（SMS）

短消息服务（SMS）是GSM技术应用的一项重要内容，它具有一些突出特点如：一次可传输140个字节的数据，数据的内容可以是字符或数字；可以在GSM网络内端对端传输，还可以从GSM网络外（如互联网）发送短消息给一个端点站；短消息通过设在移动通信部门的短消息中心（MSC）用GSM系统的信令信道传送，与语音信道不冲突，即使终端处在通话状态下也可进行传送；在短消息传送过程中，不进行呼叫连接建立和释放的过程；MSC具有短消息的存储功能，在终端设备关机时，可以保持消息在一定时间内有效等。利用这些特点，及其双向传输的性能，可方便地实现对于采集站设备的信息采集和远程控制，即实现遥测和遥控。

图2 GSM短消息服务无线数据传输网络示意图Fig.2 GSM wireless data transmission of short message service network diagram

3 GSM短信模块及通信协议

该短信模块型号为西门子GSM MODEM TSSGC1，GSM短信模块为国内组装，采用西门子芯片，采用RS-232接口，短信模块支持短信收发，每小时可发送短信800条左右。支持中文字符发送，中文字符按照UNICODE进行编码。

GSM短信模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。短信模块是采用AT指令集进行控制的，采用AT指令可以实现模块参数的设置，实现数据的发送与接收。本系统采用PDU Mode方式来发送和接收SMS信息，该模式被所有手机支持，可以使用任何字符集，这也是手机默认的编码方式。本文介绍的内容是在PDU Mode下发送和接收短消息的实现方法。

GSM模块有固定的传输参数：8位数据位和1位停止位，无校验位。在监控中心和远程数据终端之间进行数据通信采取的主要方式为短消息，因此短消息中每个数据信息代表的具体意义及短消息中数据的排列规则都需要通信的双方达成一致，因此通信双方必须具有数据协议。这种按照自定义的串口通信协议，简称为SPCP（Serial Port Communication Protoco1）。

SPCP协议设计思想基于帧传输方式，即向串口发送数据时是一帧一帧地发送。为保证可靠的传输，在传输开始前，通过协议建立连接，在每一帧的传输中，采用发送／应答／重连／失败方式进行。