专利名称：基于gprs/gsm/gps的大尺度农田墒情远程监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于农田管理的信息处理技术领域的系统，具体地说，是一种基于GPRS/GSM/GPS(通用分组无线业务/全球移动通信系统/全球定位系统)的大尺度农田墒情远程监测系统。
背景技术：
土壤墒情是最重要和最常用的土壤信息之一，它是作物生长发育期内土壤水分盈亏判断、灌溉、施肥决策以及排水措施的制定的依据，同时掌握大区域的农田墒情信息，可对该区域内国家水利资源进行很好的了解和掌握。因此准确、快速地对土壤墒情进行监测预报具有重要意义。对土壤墒情监测，先后采用了烘干称重、中子水分计、TDR时域反射仪和地面穿透雷达等手段和方法，这些方法只能对特定小区域地块土壤信息人工采集。而对于大尺度农田墒情信息的采集若采用上述方法则牵涉大量人力，而且不利于信息数据传输。采用卫星遥感方法进行土壤墒情监测，可实现信息的远距离采集与传送，但成本高，且受气候及地形条件影响较大，时间滞后大。开发不受时间、空间限制，能够实现无人化自动实时采集且可远程控制的信息采集与传输系统对大尺度农田墒情信息具有重要意义。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号03116365.3，公开号为CN1442705A，
公开日为2003年9月17日，专利名称为土壤信息卫星定位测量仪，该土壤信息测量仪包括全球卫星定位系统的接收器通过RS232接口与单片机相连；传感器通过A/D模数转换电路与单片机相连；测量仪的单片机上接有键盘、锁存器、显示器、数据存储器和电源。由全球卫星定位系统的接收器测量采样点的位置，通过传感器快速测量土壤信息，在单片机的控制下实现数据的采集、显示、存储等功能。该土壤信息测量仪具有以下局限性(1)仅可对单点土壤信息进行测量；(2)而且测量不具有实时性，必需带回分析中心时候进行分析判断，降低了土壤信息的时效性和利用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，使其可以不受空间地域、时间、采集点数量限制，实时自动实现农田信息的无人化采集，并通过无线网络实时传到远程监测中心，供相关人员分析和使用。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括若干信息采集模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台模块，信息采集模块通过通讯电缆与数据无线网络传输模块相连，数据无线网络传输模块与远程接收及监控平台模块通过无线方式进行信号传输；所述的信息采集模块对各监测点的墒情信息进行采集处理，并通过通讯电缆传送给数据无线网络传输模块，所述的数据无线网络传输模块将墒情信息通过无线方式传送到远程接收及监控平台模块，所述的远程接收及监控平台模块对墒情信息进行接收、管理、发布，并对监测点进行控制。
所述的信息采集模块包括土壤水分传感器、两个温度传感器、地下水位传感器、信号变送器、模/数转换器、微处理器，土壤水分传感器、两个温度传感器和地下水位传感器分别通过信号线与信号变送器连接，信号变送器通过信号线与模/数转换器连接，模/数转换器通过信号线与微处理器连接，土壤水分传感器插入土壤，将土壤水分信息转变电压输出号，送入信号变送器；所述的两个温度传感器，一个温度传感器测量气温，另一个温度传感器作为湿球温度计，用以计算空气相对湿度，这两个温度传感器分别将土壤温度和大气温度变换为模拟电压输出信号送入信号变送器，地下水位传感器将地下水位高度变换为模拟电压输出信号送入信号变送器，信号变送器将各传感器输出信号转变为0-5V电压输出，模/数转换器将各0-5V的电压信号转变为数字量，微处理器对采集到的数字量进行处理。
所述的数据无线网络传输模块包括微处理器、GPRS/GSM/GPS无线智能模块、第一SIM卡(Subscriber Identity Module用户识别模块)、第一天线，微处理器通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能连接，第一SIM卡通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连，GPRS/GSM/GPS无线智能模块上设有第一天线座，第一天线通过第一天线座与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连；微处理器起对GPRS/GSM/GPS无线智能模块的控制作用，GPRS/GSM/GPS无线智能模块实现信息的无线传输，第一SIM卡实现电信网对GPRS/GSM/GPS无线智能模块的识别，第一天线是无线信息接受发送渠道。
所述的远程接收及监控平台包括监测服务器和接收模块，接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接；所述的监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有接收程序和监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据的管理，所述的接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据。
所述的接收模块包括GSM无线通讯模块、第二SIM卡、第二天线、逻辑控制电路、通讯控制电路，第二SIM卡、逻辑控制电路和通讯控制电路分别通过信号线与GSM无线通讯模块相连，第二天线通过GSM无线通讯模块的第二天线座与GSM无线通讯模块相连；GSM无线通讯模块用于接收GSM工作方式下的无线数据，第二SIM卡实现电信网对GSM无线通讯模块的身份识别，逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，通讯控制电路实现GSM无线通讯模块与监测服务器的数据传输。
土壤水分传感器插入土壤，将土壤水分信息转变电压输出号，送入信号变送器。一个温度传感器测量气温，另一个温度传感器作为湿球温度计，用以计算空气相对湿度，这两个温度传感器将温度信号变为电压信号送入信号变送器。地下水位传感器将地下水位高度转变为电压信号送入信号变送器。信号变送器将各传感器输出的电压信号转变为0-5V标准电压信号，信号变送器输出信号进入模/数转换器各输入通道，微处理器对模/数转换器进行控制，模/数转换器的数字输出信号送入微处理器进行处理。GPRS/GSM/GPS无线智能模块利用本身的GPS接收器接收信息采集点的地理位置信息，并将其传送到微处理器。微处理器将处理后信息数据GPRS/GSM/GPS无线智能模块，并对GPRS/GSM/GPS无线智能模块进行控制，使其以GPRS或GSM方式将数据通过第一天线发出，GPRS/GSM/GPS无线智能模块与第一SIM卡相连，通过第一SIM卡实现与电信网连接。当GPRS/GSM/GPS无线智能模块以GSM方式工作时，监测的数据经GPRS/GSM/GPS无线智能模块发出、然后经过电信无线网络，第二天线，及第二SIM卡对接收模块的GSM无线通讯模块的身份识别后，进入接收模块的GSM无线通讯模块，再经过通讯控制电路进入监测服务器内接收程序，监测的数据经监测服务器内的接收程序解析后在监控网页管理程序显示及处理，在此过程中逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，使其能正常启动工作。当GPRS/GSM/GPS无线智能模块以GPRS方式工作时，监测的数据经GPRS/GSM/GPS无线智能模块发出，然后经无线网络传输，直接通过监测服务器的IP地址端口，进入接收程序，经监测服务器内的接收程序解析后在监控网页管理程序显示及处理，在此过程中逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，使其能正常启动工作。
本发明的若干信息采集系统可在大范围区域内按要求任意布置，不受空间地域环境影响，可实现大出度农田信息的实时无人化自动采集，也可按要求实现无人化定时完成信息采集传输。多点信息采集数据通过GPRS/GSM无线方式传送到远程监测服务中心，避免了大范围通讯电缆的布置，提高可靠性并节约成本。远程监控服务平台为网络版监测平台，突破以往只能通过一个监测服务器对采集的信息数据进行监测，可以通过与INTERNET相连的任一台计算机对信息数据进行监测。
图1是本发明结构框图。
图2是数据无线网络传输模块的结构框图。
图3是远程接收及监控平台的结构框图。
具体实施例方式
如图1、2、3所示，本发明包括若干信息采集模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台模块。信息采集模块通过通讯电缆与数据无线网络传输模块相连，数据无线网络传输模块与远程接收及监控平台模块通过无线方式进行信号传输。信息采集模块对各监测点的墒情信息进行采集处理，并通过通讯电缆传送给数据无线网络传输模块，数据无线网络传输模块将墒情信息通过无线方式传送到远程接收及监控平台模块，远程接收及监控平台模块对墒情信息进行接收、管理、发布及对监测点进行控制。
所述的信息采集模块包括土壤水分传感器、两个温度传感器、地下水位传感器、信号变送器、模/数转换器、微处理器。所述土壤水分传感器采用TS-3型开关式水分传感器，所述温度传感器采两个铂电阻式温度传感器，所述信号变送器采用SP-1型温湿度信号变送器，，所述模/数转换器采用MAX197，所述微处理器采用P89LV52RD2。壤水分传感器、两个温度传感器和地下水位传感器均通过信号线与信号变送器连接，信号变送器通过信号线与模/数转换器MAX197连接，模/数转换器MAX197通过信号线与微处理器P89LV52RD2连接。TS-3型开关式水分传感器将土壤水分信息变换为模拟电压输出信号、两个温度传感器分别将土壤温度和大气温度变换为模拟电压输出信号、地下水位传感器将地下水位信息变换为模拟电压输出信号，SP-1型温湿度信号变送器将各传感器输出信号转变为0-5V电压输出，模/数转换器MAX197将各0-5V的电压信号转变为数字量，微处理器P89LV52RD2对采集到的数字量进行处理。
所述的数据无线网络传输模块包括微处理器、GPRS/GSM/GPS无线智能模块、第一SIM卡(Subscriber Identity Module用户识别模块)、第一天线。所述微处理器采用P89LV52RD2，所述GPRS/GSM/GPS无线智能模块采用XT55，微处理器P89LV52RD2通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55连接，SIM卡通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55相连、GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55上设有第一天线座，第一天线通过第一天线座与GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55相连。微处理器P89LV52RD2起对GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55的控制作用，GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55实现信息的无线传输，第一SIM卡实现电信网对GPRS/GSM/GPS无线智能模块XT55的识别，第一天线是无线信息接受发送渠道。
所述的远程接收及监控平台包括监测服务器和接收模块，接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接。接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据，监测服务器实现对监测数据的管理、发布。监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有采用VB6.0编写的接收程序和用ASP.NET编写的监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据的管理。所述的接收模块包括GSM无线通讯模块、第二SIM卡、第二天线、逻辑控制电路、通讯控制电路。所述GSM无线通讯模块采用TC35，逻辑控制电路用74LS14及74LS86实现，所述通讯控制电路采用MAX232。第二SIM卡、逻辑控制电路以及通讯控制电路MAX232通过信号线与GSM无线通讯模块TC45相连，第二天线通过GSM无线通讯模块TC45的第二天线座与GSM无线通讯模块TC45相连。GSM无线通讯模块TC45用于接收GSM工作方式下的无线数据，第二SIM卡实现电信网对GSM无线通讯模块TC45的识别、逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块TC45的时序控制、通讯控制电路实MAX232现GSM无线通讯模块与监测服务器的数据传输。
权利要求
1.一种基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，包括若干信息采集模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台模块，信息采集模块通过通讯电缆与数据无线网络传输模块相连，数据无线网络传输模块与远程接收及监控平台模块通过无线方式进行信号传输；所述的信息采集模块对各监测点的墒情信息进行采集处理，并通过通讯电缆传送给数据无线网络传输模块，所述的数据无线网络传输模块将墒情信息通过无线方式传送到远程接收及监控平台模块，所述的远程接收及监控平台模块对墒情信息进行接收、管理、发布，并对监测点进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，其特征是，所述的信息采集模块包括土壤水分传感器、两个温度传感器、地下水位传感器、信号变送器、模/数转换器、微处理器，土壤水分传感器、两个温度传感器和地下水位传感器分别通过信号线与信号变送器连接，信号变送器通过信号线与模/数转换器连接，模/数转换器通过信号线与微处理器连接，土壤水分传感器插入土壤，将土壤水分信息转变电压输出号，送入信号变送器；所述的两个温度传感器，一个温度传感器测量气温，另一个温度传感器作为湿球温度计，用以计算空气相对湿度，这两个温度传感器分别将土壤温度和大气温度变换为模拟电压输出信号送入信号变送器，所述的地下水位传感器将地下水位高度变换为模拟电压输出信号送入信号变送器，所述的信号变送器将各传感器输出信号转变为0-5V电压输出，所述的模/数转换器将各0-5V的电压信号转变为数字量，所述的微处理器对采集到的数字量进行处理。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，其特征是，所述的数据无线网络传输模块包括微处理器、GPRS/GSM/GPS无线智能模块、第一SIM卡、第一天线，微处理器通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能连接，第一SIM卡通过信号线与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连，GPRS/GSM/GPS无线智能模块上设有第一天线座，第一天线通过第一天线座与GPRS/GSM/GPS无线智能模块相连；所述的微处理器起对GPRS/GSM/GPS无线智能模块的控制作用，所述的GPRS/GSM/GPS无线智能模块实现信息的无线传输，所述的第一SIM卡实现电信网对GPRS/GSM/GPS无线智能模块的识别，所述的第一天线是无线信息接受发送渠道。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，其特征是，所述的远程接收及监控平台包括监测服务器和接收模块，接收模块与监测服务器通过通讯电缆连接；所述的监测服务器是一台有固定IP地址的计算机，内有接收程序和监控网页管理程序，接收程序用于接收监测数据，监控网页管理程序实现对监测数据的管理，所述的接收模块用于系统在GSM工作方式下接受无线数据。
5.根据权利要求4所述的基于GPRS/GSM/GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，其特征是，所述的接收模块包括GSM无线通讯模块、第二SIM卡、第二天线、逻辑控制电路、通讯控制电路，第二SIM卡、逻辑控制电路和通讯控制电路分别通过信号线与GSM无线通讯模块相连，第二天线通过GSM无线通讯模块的第二天线座与GSM无线通讯模块相连；所述的GSM无线通讯模块用于接收GSM工作方式下的无线数据，所述的第二SIM卡实现电信网对GSM无线通讯模块的身份识别，所述的逻辑控制电路用于对GSM无线通讯模块的时序控制，所述的通讯控制电路实现GSM无线通讯模块与监测服务器的数据传输。
全文摘要
一种基于GPRS/GSM/ GPS的大尺度农田墒情远程监测系统，属于农业信息化与精准农业领域。本发明包括若干信息采集模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台模块，信息采集模块通过通讯电缆与数据无线网络传输模块相连，数据无线网络传输模块与远程接收及监控平台模块通过无线方式进行信号传输；所述的信息采集模块对各监测点的墒情信息进行采集处理，并通过通讯电缆传送给数据无线网络传输模块，所述的数据无线网络传输模块将墒情信息通过无线方式传送到远程接收及监控平台模块，所述的远程接收及监控平台模块对墒情信息进行接收、管理、发布，并对监测点进行控制。本发明可以不受空间地域、时间、采集点数量限制，实时自动实现农田信息的无人化采集。
文档编号H04L12/26GK1744144SQ200510029659
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月15日 优先权日2005年9月15日
发明者李彦明, 周俊, 刘成良 申请人:上海交通大学