专利名称：基于嵌入式农业数据库的农业远程信息系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及农村信息化领域，特别是涉及一种基于嵌入式农业数据库的农业远程 信息系统。
背景技术：
目前国内以手机短信为平台的农村信息化系统已经有比较成熟的应用，如山东潍 坊寿光市中国移动针对当地农户推出了系列农业信息服务项目“田园时讯平台”——寿光移动联合当地北方蔬菜报社、气象局、农业局等单位组 建了数百人的专家团队，利用中国移动的网络，以短信的形式为菜农提供各种农作物的种 植管理、病害防治、肥料施用、天气预报、蔬菜预警等信息；“蔬菜大棚监控系统”——菜农可远程监控蔬菜大棚里的温度、湿度、二氧化碳浓 度和土壤氮磷钾含量等；“蔬菜远程诊疗系统”——菜农可以利用山东移动的GPRS网络，与值班专家进行 远程蔬菜诊疗和资源共享；“市场价格信息发布系统”——运营商通过与具有定价权的蔬菜交易市场合作，对 蔬菜当日的价格进行实时更新，并在第一时间将价格信息发送至农户手机。农户可以随时 随地以短信形式得到每日关注的黄瓜、茄子等蔬菜的价格信息，决定蔬菜采摘和出手的时 间。以上系统代表了国内比较先进和成熟的农业信息服务项目，存在以下不足1、手机短信的信息容量有限，使得图片和影像等体积较大的文件无法传送和共2、由于该系统采用的是“农户一控制中心”的方式，所有的信息流都需要集中到 控制中心进行处理。随着农村用户的增加，值班专家很难一对一为每户提供技术支持；上世纪80年代末，农业远程信息系统(Minitel)曾经在法国风靡一时。这种基于 公用交换网通信的远程信息设备，以外形酷似电脑，却比电脑更小巧，初期投资较少(法国 政府曾一度免费赠送该设备)等特征，充当了法国农业信息化的鼻祖。作为一种信息工具， 它不仅能够提供诸如气象预报、电话号码查询、交通信息查询等服务，还可提供许多行业及 商业数据的查询服务，所以深受农民喜爱。于此同时，法国农民也是通过这种工具熟悉计 算机键盘，建立了信息网络的概念。据有关资料统计，1992年，以职业性应用为目的利用这 一系统的法国农民数量曾达到七万人。近年来随着互联网的普及，农业网站的建设热潮不 断高涨，农业网民的数量也稳步增长；另外农业生产过程中的计算机应用、精细农业的发展 和全程实施监控等技术的应用，都迫使农民越来越多地利用计算机和互联网，一些Minitel 服务商也尝试改造其产品，使其能与Internel兼容。Minitel需要公用交换网或Internel有线网络的支持，目前在我国广大农村全面 敷设互联网存在较大困难。从长远意义上，目前计算机技术正在从网络计算机时代向普适 计算时代进化，将农户限制在电脑前查询和获取农业信息是一种注定要被淘汰的模式，取而代之的是农户携带便携式仪器，可以在任意时间和地点获取所需的信息，完成必须在电 脑上才能完成的工作。因此研制一种嵌入数据库、可以随时获取最新市场信息、能够实现远 程监控功能的仪器是最佳选择。目前尚无相关研究报道。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于嵌入式农业数据 库的农业远程信息系统，该系统由主控模块和监测点组成，监测点以单片机为核心，外接传 感器和无线模块，主控模块以微处理器为核心，由微处理器、存储模块、GPRS模块、无线模块 和液晶模块组成。监测点的单片机可以是51单片机、PIC单片机等，传感器可扩展为温湿度传感器、 CO2传感器、光照强度传感器等，传感器的测量值通过无线模块传送给主控模块，其数量可 根据监测范围自由选择；主控模块以微处理器(如ARM处理器S3C2410)为核心，通过无线 模块收集各监测点的数据，并存储在存储模块中，同时通过GPRS模块与监控中心实现数据 交换。用户可以通过“按键+液晶模块”的操作模式在主控模块上查询到最新的农产品信 息和农业资料，也可以通过发短信的形式从主控模块上获得信息的自动回复。因此主控模 块是整个系统的核心，承担起用户(手机)、现场(传感器)和监控中心的信息传递。主控模块的软件是以嵌入式操作系统(如uCLinux操作系统)为基础，嵌入数据 库(如SQLite数据库)和数据处理程序(接收无线传输的数据，并进行相应处理)。优选配置如下主控模块采用Samsung的ARM处理器S3C2410，嵌入操作系统 uCLinux和数据库SQLite，温湿度传感器选择SHT10，无线模块选择RFM12。本发明系统嵌入了操作系统和数据库，其功能相当于一部小型电脑，上面可以存 放较大的图片和视频文件；农户只需要通过简单的操作就可以得到需要的资料和信息，农 业现场的温湿度等信息传送到该设备上直接进行处理，当检测到异常时发短信通知农户， 因此每一部设备就相当于一位专家；资料和信息的更新由监控中心的专家通过GPRS网络 远程更新。
图1是农业远程信息系统硬件结构图。图2是农业远程信息系统软件结构图。本发明的优点是将无线传感器网络、农业数据库和农业网站的功能融合在一起， 使用户以较低的价格实现在任意时间和地点获取所需的信息，完成必须在电脑上才能完成 的工作，并实现远程监控功能。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制该农业远程信息系统由主控模块、存储模块、短信模块、无线模块和液晶模块等组 成，主控模块采用Samsung的ARM处理器S3C2410，嵌入操作系统uCLinux和数据库 SQLite0它是温湿度数据的存储和管理中心，同时也是其他模块的控制核心；系统程序存储器选用16MB NOR FLASH，并使用可读写的文件系统，用户可随时将数据存储在FLASH中，并 且掉电不会丢失。S3C2410内部有6个Bank，分别分配2个Bank供ROM，SRAM，SDRAM使用。 系统选用两片32M bytes的HY57V561620CT作为SDRAM ；无线模块负责采集监测点的温湿 度信息；GPRS模块的功能是把控制中心和单个农户联系起来，由技术人员在控制中心通过 GPRS网络远程更新嵌入式农业数据库，同时将最新的农产品销售信息发布在农户的手持式 仪器上面(系统结构示意图见图1)。嵌入式操作系统是底层硬件和应用软件之间的过渡，目前常用的嵌入式操作系统 主要有μ CLinux, μ C/0S-II等。其中μ CLinux是一个免费、源代码完全开放的实时、多任 务嵌入式操作系统，运行可靠，移植性也较好，ARM+μ CLinux的配置在嵌入式系统开发中有 广泛应用。本系统选用μ CLinux作为嵌入式操作系统，管理调配系统的软硬件资源。基于嵌入式操作系统和嵌入式数据库系统构建的农田信息管理系统的系统结构 如图2所示。μ CLinux嵌入式操作系统位于层次结构的最底层，管理调配系统的软硬件资 源；温湿度数据处理及分析程序位于层次结构的最顶层，完成各监测点温湿度数据的处理、 分析及显示工作，并在此基础上实现对温室环境的安全判定；基于SQLite的嵌入式数据库 管理系统则处于层次结构的核心中间层，它由众多程序模块组成，其作用是对数据库中的 共享数据进行有效地组织、管理和存取。在基于普适计算的农田信息管理系统中，需要对大量的实时数据进行采集和处 理，多样化的数据存储和管理需要一个后台数据库来支撑。由于嵌入式系统软硬件资源有 限，传统的企业数据库如Oraclejybase等明显臃肿，很难发挥作用，因此选用SQLite数据 库作为嵌入式数据库系统。它是由D.Richard Hipp用C语言编写的开源嵌入式数据库引 擎，相对于传统数据库，具有实时性好、系统开销小、底层控制能力强等优点，能够高效地利 用嵌入式系统的有限资源提高数据的存取速度，非常适合于嵌入式应用开发。1、SQLite 的移植SQLite是一个通用嵌入式数据库，为了将SQLite应用到S3C2410+μ CLinux环境 中，首先需将SQLite移植到μ CLinux平台上，然后再将SQLite编译成μ CLinux下的一个 普通应用程序。移植的主要步骤如下1)下载 sqlite-2. 8. 15. tar. gz 软件包；2)将下载的软件包解压缩到uClinux-dist/user目录下，主要目的是将sqlite编 译成一个普通的用户应用程序。3)用户应用程序的有关设置添加sqlite作为一个用户应用程序，将其做成一个shell，这样就类似于uclinux 自己的ps命令。编辑文件uClinux-di st/user/MakefileuClinux-dist/config/Configure, helpuClinux-dist/config/config. inS^f uclinux 白勺 make menuconfig, ψ "CustomizeVendor/ User Settings”，再选中"Miscellaneous Applications”，出现新的"sqlite (NEW)，，，这个 就是我们刚添加进去的sqlite项。在稍后的make romfs中，uclinux会将sqlite编译进来，做成romfs的一部分。最后需要对以下几个文件进行一定的添加、修改，从而来完成sqlite在uclinux 下的编译sqlite/main. mk 修改sqlite/Makefile 添力口sqlite/src/os. c 修改sqlite/src/shell· c 修改2、嵌入式数据库的访问与操作SQLite采用一种标准化的设计结构。它可分为8个主要自动能单元，如图6所示。 这些子功能单元构成了自上而下的工具链，上层负责编译查询，中间层负责执行查询，底层 负责数据存储和操作系统接口。SQLite基于关系数据库模式，支持绝大多数标准的SQL92语句，在很大程度上实 现了 ANSI-SQL92标准，特别是支持视图、触发器和事务。SQLite本身提供了 C语言的API 接口，因此应用程序对数据库的访问及数据的操作可以方便调用API函数的方式进行。应 用程序使用SQLite的API函数需要添加对“sqlite3. h”的引用。对嵌入式数据库的调用 需要使用以下三个函数1)打开数据库int sqlite 3_open 柄*/
(const char氺filename，/氺—_名禾尔氺/ int mode,/氺 i卖胃氺/
sqlite 3#ppDb) ； /*输出数据库句柄*/ 2)关闭数据库
Int sqlite 3_close (sqlite3*) ；/*参数就是打开时的结构体，也就是数据库句
3)执行数据库 int sqlite3_exec (sqlite3， const char氺sql， sqlite_callback， void,
char水水errmsg)；
已经打开的数据库句柄*/ 要执行的数据库语句*/ /*回调函数*/
传递给回调函数的参数*/ /*保存错误信息*/
在温湿度数据处理及分析程序启动后，加载程序负责在加电后对微处理器进行必 要的硬件设置并初始化内存，然后把yCLinux内核映像从FLASH复制到内存，再把控制权 交给内核，使内核运行，最终使应用程序运行。μ CLinux内核作为应用程序控制系统硬件的 接口，提供应用程序对硬件的间接访问，系统外围器件均由在S3C2410下编写的设备驱动 程序来完成，这些驱动被编译进S3C2410的内核。 系统主要完成对温湿度实时数据的采集和处理，实时数据采集程序由如下模块构 成数据采集模块、数据处理模块、LCD模块和存储模块。数据采集模块负责按照用户设定 的控制参数对外部信号进行采集，并将采集的数据送到数据处理模块。数据处理模块对采集的数据进行数字滤波，数据处理模块将滤波后的数据存入公共的数据缓冲区。LCD模块负 责将公共数据缓冲区的数据按照用户要求的格式进行显示。存储模块负责将公共缓冲区的 数据保存到SQLite数据库中。监测点由单片机、传感器和无线模块组成，分布在温室的不同位置，负责检测各点 的温湿度值，并通过无线模块发送到主控制盒。单片机选择PIC16F877A单片机，温湿度传 感器选择SHT10，无线模块选择RFM12。监控中心负责远程更新主控模块上嵌入式的农业数据库，并将最新的农产品销售 信息远程传输到主控模块和用户手机上。
权利要求
一种基于嵌入式农业数据库的农业远程信息系统，其特征在于，该系统由主控模块和监测点组成，监测点以单片机为核心，外接传感器和无线模块，主控模块以微处理器为核心，由微处理器、存储模块、GPRS模块、无线模块和液晶模块组成。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，监测点的单片机是51单片机或PIC单片 机，传感器是指温湿度传感器、CO2传感器或光照强度传感器。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，主控模块采用Samsung的ARM处理 器S3C2410，嵌入操作系统uCLinux和数据库SQLite，温湿度传感器为SHT10，无线模块为 RFMl2。
全文摘要
一种基于嵌入式农业数据库的农业远程信息系统，由主控模块和监测点组成，监测点以单片机为核心，外接传感器和无线模块，主控模块以微处理器为核心，由微处理器、存储模块、GPRS模块、无线模块和液晶模块组成。该系统将无线传感器网络、农业数据库和农业网站的功能融合在一起，使用户以较低的价格实现在任意时间和地点获取所需的信息，完成必须在电脑上才能完成的工作，并实现远程监控功能。
文档编号G06Q50/00GK101894354SQ20101021667
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者凌松安, 吴永烽, 吴达科, 姜伟, 张书银, 王三根, 王纪元, 苏家强, 赵虎, 邱恒 申请人:西南大学