基于GPRS的大棚智能監控系統

2 系統的總體設計方案

大棚現場的溫度、濕度、CO2、風速等參數通過不同的傳感器采集后，通過傳輸線送入單片機，經微處理器的處理后通過GPRS模塊根據需要發送到農場監控室的PC機或者是管理者所攜帶的手機上，同時單片機對數據與原設數據進行比較分析，啟動現場的執行系統如電機、噴藥噴肥、報警系統等，完成大棚的灌溉、自然災害的預防等控制功能。另外，通過GPRS所具有的網絡連接功能，上級部門由GPRS模塊所獲得的動態 IP地址隨時對大棚進行抽樣調查，了解某區域的農作物生長環境情況，還可以將該地區的以往的高產經驗環境參數發送給農場管理者參考。

3 系統的總體結構

基于GPRS大棚智能監控系統的總體結構框架如圖2所示。系統由下位機和傳感器執行機構檢測控制、上位機監控、GPRS無線數據傳輸、移動終端和互聯網等五部分組成。現場監控的下位機系統由單片機作為微處理器，而上位機為中心的監控管理部門則采用PC機作為主控機。管理者只需要使用現有的高級語言編程模塊，在監控室內部或持有手機等無線終端就可以隨時了解現場狀態，完成控制。

基于GPRS的大棚智能監控系統

系統各部分說明：

(1)微處理器采用了工業級單片機P89C51RD2，它是

80C51系列單片機中的佼佼者，具有1KB的片上RAM和64KB的非易失FLASH程序存儲器。環境較差時，可以安裝機箱來防塵防水。微處理器是系統核心，主要完成采集參數的處理、執行系統控制以及與監控者的通信等功能。

(2)GPRS無線通訊模塊采用SIEMENS的MC35I，該模塊兼容了TC35 GSM模塊的功能，支持語音通信和短信息通訊，并且支持網絡連接及無線上網、數據傳遞的功能。

　(3)現場的設備參數采集傳感器如圖2中所列，若想擴展智能監控系統的采集功能，還可以接入其他傳感器；執行系統包括電動機、自動噴藥噴肥、報警系統等，本部分主要實現現場數據采集及數據輸出控制。

(4)監控部門是由農場監控室及攜帶移動終端的管理者以及上級部門組成。

(5)網絡使用移動通信網和INTERNET網。

監控功能：

(1)測試大棚內的瞬時溫度、空氣濕度及土壤濕度、氣體濃度、光照強度并顯示。

(2)根據檢測到的各參數與設定值的偏差以及偏差變化率對電爐、噴泵及滴泵等設備進行控制,實現對棚內的溫濕度、氣體濃度、光照的調節。

(3)如果三項參數中有一項參數偏離給定值太多,系統將發出報警并反復檢測參數并顯示。

(4)自診斷、自恢復及報警電路用于檢測系統運行是否正常,如果出現異常,例如“死循環”或“亂飛”，則報警并使系統自動復位。

4 微處理器與通訊模塊

P89C51RD2與GPRS模塊之間的連接如圖3所示。因為要實現網絡連接，又因為GPRS技術是一種基于分包的傳輸技術，因此數據在傳輸之前必須進行TCP/IP技術的封裝處理，這個任務由TCP/IP協議處理芯片E5112完成，而短信的收發主要通過AT指令完成。GPRS在此嵌入式系統中有兩種應用方式，一是利用GPRS模塊實現SMS短信的收發，二是利用GPRS模塊實現微處理器的無線上網。

基于GPRS的大棚智能監控系統

當農業大棚現場系統與持有手機終端的管理者交流時，通過收發SMS短信，協議處理芯片E5112為模塊提供的是透明通道；上級部門分配動態IP地址，實現無線上網時，數據需要先通過E5112打包成TCP/IP數據。

4.1 GPRS模塊與AT指令

AT 指令是GPRS 模塊的底層指令，用來控制GPRS 進行無線通信。 硬件連接完成后,在GPRS 接入網絡操作之前，首先要對GPRS 模塊進行一定的設置,如通信波特率、接入網關、設置移動終端的類別等，然后便可以通過AT 命令來完成需要的功能。“AT” 或 “at” 前綴一定是放置在每條指令行最前面。通過輸入一個回車〈CR〉來結束一個指令行。

MC35I中常使用的硬件初始化指令如下：

(1)AT+CGATT=1激活GPRS功能命令。如果返回OK，則說明開通了GPRS功能。

(2)AT+CGDCONT=1,“IP”，“CMNET”命令用于設置GPRS網關，其中，CMNET是中國移動夢網的接入網關。返回OK，說明接入網關成功，否則接入失敗。

(3)ATD*99***1#用于撥通連接手機的GPRS網絡，操作通過返回CONNECT。此時MC35I進入PPP模式，不再響應其他AT命令。

(4)AT+CMGF=0用于選擇短消息格式，1為文本格式，0為PDU格式，操作通過MC35I返回OK，確定系統采用PDU格式。

(5)AT+CMGS=“手機號碼”用于發送短信息，操作成功MC35I返回OK。