林逢升 付祥

摘要：为了最大限度地提高农业环境信息数据获取结果的全面性和完整性，文章提出一种切实可行的无线远程监控系统设计方案。首先，在移动通信网络技术的应用背景下，采用无线远程传输的方式，将监控现场相关数据直接发送到服务器中。其次，通过综合利用网络数据库和互联网等相关技术，为用户提供强大数据远程管理功能。结果表明：该文所设计的农业环境无线远程监控系统运行正常、可靠、稳定，各个功能模块实现满足设计相关要求，符合实际应用需求。希望通过这次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

关键词：数据采集;远程监控;传感器;GPRs/CDMA;农业环境

中圖分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）11-0030-03

目前，大量农业环境监控技术在具体的运用中主要采用现场封闭方式或者有线通信方式以实现远程控制的目的。这两种方式在控制农业环境方面均存在很大的缺陷和不足。而农业环境无线远程监控系统的设计和应用可以从根本上解决以上问题，通过设计和应用该系统，不仅可以实现对各个偏僻场点农业环境信息数据的高效化、智能化监控，还能提高现场信息远程传输的效率和效果，为促进农业健康、可持续发展提供重要的平台支持。这一系统的设计充分利用了农业环境无线远程监控关键技术，因此，加强对该技术的分析和研究显得尤为重要。

1 系统使用的关键技术

1.1 RS—48总线技术

RS—48总线技术作为一种常用的数字式通信网络技术，内部使用了一种收发器设备，该设备综合运用了以下两种方式，一种是平衡发送方式，另一种是差分接收方式。其中，平衡方式在具体运用中需要借助接收端，对差分信号进行处理[1]，使其转变为相应的TTL电平，因此，该方式在抑制共模方面具有重要作用。通过将RS—48总线技术科学地应用于农业环境无线远程监控系统中，可以将采集好的远程数据安全、可靠地传输于相应的终端上。通过借助RS—48串行总线向现场测控设备发送相应的远程数据，以保证现场传感器测控效率和效果。

1.2 GPRS无线通信技术

目前，GPRS无线通信技术发展比较成熟，成千上万个运营商成功实现了对GPRS商用系统的开通，该技术在具体的运用中主要使用以下多种GPRS组网方式：（1） 公网固定IP方式。当主机成功接入公网后，可以形成庞大的Internet网络[2]，通过该方式，终端机与GPRS之间会自动建立起相应连接，从而获得相应的IP地址。然后，向主机发送相应的IP地址，确保主机与终端机之间能够建立起良好、稳定的通信关系。该方式具有通信性能良好、组网操作简单、运行效率高等特征。（2） GPRS动态IP方式。该方式在具体运用中需要将GPRS接入相关系统内，确保GPRS与服务器之间建立起有效连接，从而快速获得相应的动态IP地址。远程监控终端主要采用了域名寻址的方式[3]，从多个DNS服务器上找到相应的主机动态IP，以保证连接建立的稳定性和可靠性。（3） GPRS专线方式。该主机通过利用GPRS网络实现对固定IP地址的设定，该方式具有数据可靠性高、通信性能高、系统建设成本低等特点。

1.3 传感器测试技术

传感器测试技术主要是指严格按照相应的规律，对被测量进行测定，然后，将对所测定的被测量进行转换处理，使其直接转换为相应的器件或装置，该器件或者装置主要用于对各种信号的输出。此外，该装置主要由以下两个元件组成，一种是敏感元件，另一种是转换元件。其中，敏感元件作为一种被测量部分，可以被传感器所直接测量[4]。转换元件主要是指借助传感器对敏感元件的输出信号进行直接处理，使其转变为相应的电信号部分，该电信号部分具有强大的传输功能和测量功能。传感器技术作为一种常用的信息技术，被广泛地应用于农业环境无线远程监控系统中，并取得了良好的应用效果。

2 系统设计方案

在充分结合农业多样性以及地域广阔性的基础上，本文提出了一套切实可行的系统设计方案，该方案在改进和优化相关技术的前提下，开发了一款功能强大、适用性强的农业环境无线远程监控系统。该系统在具体的设计和开发中，综合利用了传感器测试技术、RS—48总线技术、GPRS无线通信技术、TCP/IP网络通信技术等技术[5]，其中，将GPRS/CDMA无线通信技术与互联网技术进行充分结合，从根本上提高了农业环境无线远程监控效率和效果。系统结构图如图1所示。

2.1 系统功能模块设计

在GPRS/CDMA无线通信技术与互联网技术等关键技术的应用背景下，为了更好地提高农业环境无线远程监控系统的运行性能，满足用户的多样化使用需求，现将该系统划分为以下三大模块，分别是终端数据采集发送模块、服务器端数据接收存储模块、基于Web的数据管理模块。

2.2 终端数据采集发送模块

该模块主要是指监控系统软件和硬件的总称，该模块主要用于对GPRS/CDMA无线通信网络和互联网之间的有效连接，采用实时发送的方式，向数据库服务器发送所采集好的数据。该模块硬件设备主要由以下几个部分组成[6]，分别是远程测控终端设备、GPRS发送卡、因子传感器。通过利用RS-485总线技术将RTU（远程测控设备） 与若干个数字传感器进行有效衔接，从而构成一套系统、完善的农业环境现场测控网络。此外，RTU作为一种常用的远程测控设备，被广泛地应用于远程测控单元装置中，有利于更好地实现对现场信号的自动化、精确化监控[7]。该模块内部充分利用了RTU设备，该设备为用户提供了编程开发式接口，通过利用这些接口，可以实现对信息数据的高效化采集和处理。数据采集发送程序执行流程图如图2所示。

2.3 服务器端数据接收存储模块

该模块主要由以下三个部分组成，分别是服务器计算机平台、数据接收存储程序、SQLServer数据库。其中，SQLServer数据库所选用的服务器主要是由PowerEdge4600程序所提供，所选用的数据库软件型号为“MicrosoftSQLServer2000”。该模块所处理的数据主要从存储程序传输过来[8]，数据库服务器通过运行相关存储程序，可以实现TCPSocket连接请求的有效校验，以实现对相关信息数据的规范化解析，并将解析后的数据安全、可靠地存储于数据库表中。

2.4 基于Web的数据管理模块

基于Web的数据管理模块作为农业环境无线远程监控系统的重要模块之一，主要由以下几个部分组成：（1） Web服务器平台。该平台作为一种稳定性能较高的计算机，具有强大的网络服务功能，通过将服务器操作系统和服务器软件安全、可靠地安装和部署于计算机上，可以提高计算机运行性能。此外，Web服务器平台所选用的IIS6.0属于比较流行的服务器软件，该平台只有与Windows进行集成化后才能正常使用。同时，该平台具有安装灵活、配置简单、界面友好等特征[9]。为了实现对信息数据的安全化、可靠化存储和管理，避免服务器因遭遇网络黑客、網络病毒的入侵而引发一系列的危害，需要将若干个服务器安装和固定于不同地点，这样一来，不仅有利于对相关数据和应用程序的实时化、高效化采集，还能将多个服务器安全、可靠地存储于镜像文件中。（2） Web服务器应用程序。该应用程序主要指通过访问和登录指定的网址后所看到的ASP·NETWeb应用程序网页内容。该程序在具体设计中主要利用ASP·NET技术进行标准化设计所得到的。通过利用Web应用管理程序，可以实现对Web相关数据的规范化、标准化管理。服务器应用程序主要借助B/S体系结构，而用户操作功能在具体实现中离不开对客户端浏览器的使用，数据增删改查操作均需要借助数据库服务器端进行实现[10]。三层B/S结构的数据分析发布模块如图3所示。Web服务器应用程序核心功能主要体现在以下几个方面：首先，当用户输入正确的账号和密码成功登录到相应的系统时，系统可以根据用户的请求，自动向用户反馈相应的数据分析发布主页面，以实现对远程监控终端数据的查询浏览、动态分析以及下载保存等多种操作，当服务器完成对相关提交请求的发送和处理后，服务器会自动根据浏览器所提交的数据进行规范化、标准化处理，以实现对相关数据分析结果的统计、计算、存储和管理，在此基础上，系统会自动生成相应的动态页面。利用Web服务器向客户端浏览器发送相应的运行结果。基于Web数据管理模块可以向网络用户提供相应的人机交互界面，便于网络用户足不出户、随时随地地查询和获取远程终端数据。此外，管理者还要负责对若干个监控站点相关数据的规范化、标准化管理。基于Web数据管理模块主要包含以下五大功能模块。（1） 实时数据显示。该功能主要用于对网页内容的自动化、实时化刷新和发布。（2） 历史数据查询。用户通过该功能选择和确定需要查询的起始日期，可以随时随地地浏览和查询任意历史时段的信息数据。（3） 数据动态分析。该模块在具体的运用中需要借助数据分析发布程序，实现对相关图形曲线的自动化绘制和显示，同时，通过选择和点击相应的时间段，系统会自动生成相应的数据分析曲线。（4） 数据报表生成化下载。用户利用计算机实现对数据的规范化使用和分析，系统为用户提供了强大的数据文件下载功能以及导出功能。通过选择相应的日期，可以实现对相关数据文件的精确化、高效化导出和使用。（5） 远程现场传感器布局查询。该系统为用户提供了强度大的传感器安装分布图查询功能，便于用户利用该模块实现对所有传感器空间位置全面化的了解和把握，为后期科学地分析和确定出分析数据当前所具备的变化特征。

3 系统的应用与总结

本文所设计的农业环境无线远程监控系统具有较高的应用价值和应用前景，被广泛地应用于科学研究领域、生产应用领域等。例如：在科学研究领域中，科研人员通过利用该系统可以足不出户、随时随地地查询和浏览当前农业生产现场所涉及的环境信息，通过对这些环境信息变化规律进行准确了解，并开展海量科学数据的整理和统计工作，这样一来，不仅可以保证农业环境变化分析结果的精确性和真实性，还能实现对重要资源的循环利用。

4 结束语

综上所述，本文所设计的监控系统之所以在农业环境信息数据监控领域中取得了良好的应用效果，得益于传感器测试技术、RS—48总线技术、GPRS无线通信技术、TCP/IP网络通信技术等农业环境无线远程监控关键技术的应用，通过综合利用这些关键技术，有效地提高了该系统的运行性能，为实现对农业环境相关信息数据的自动化、远程化监控和管理提供了有力的保障。

参考文献：

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[3] 潘新元，刘志强，张礼麟，等.基于物联网技术的农业环境监控系统设计[J].无线互联科技，2020，17（4）：46-47.

[4] 黄充，汪兆栋，王发良，等.基于STM32+ZigBee技术的农业环境监控系统的研究与设计[J].农业与技术，2020，40（23）：56-58.

[5] 赵继春，孙素芬，郭建鑫，等.基于无线传感器网络的设施农业环境智能监测系统设计[J].中国农机化学报，2020，41（4）：146-151.

[6] 任玲，宗灶童，陈玉奇，等.基于Android的畜禽舍环境无线监控系统设计[J].黑龙江畜牧兽医（下半月），2020（1）：47-51.

[7] 程力，郭晓金，谭洋.智能农业大棚环境远程监控系统的设计与实现[J].中国农机化学报，2019，40（6）：173-178.

[8] 赵远超，赵建平，徐娟，等.基于NB-IoT技术的仓储环境远程监控系统设计[J].自动化仪表，2019，40（3）：55-58.

[9] 潘磊磊，张桂青，田崇翼，等.基于NB-IOT的农业环境监控系统设计[J].电子设计工程，2019，27（1）：25-30，36.

[10] 唐英姿，蒋峰.远程无线高精度温室大棚环境监控系统设计[J].江苏农业科学，2017，45（15）：217-222.

收稿日期：2021-11-02

基金项目：学校2019教学改革和建设类项目：安卓手机软件开发新型态课程（A-0152-19-754）

作者简介：林逢升（1973—） ，男，福建尤溪人，高级工程师，硕士，主要研究方向为计算机应用软件开发;付祥（1975一） ，男，浙江萧山人，副教授，硕士，主要研究方向为信息化应用技术开发和计算机职业教育研究。