水稻秧棚溫度GSM無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

金賢華

（大慶電子信息局，大慶 163311）

水稻秧苗在生長(zhǎng)期間對(duì)溫度變化比較敏感，水稻秧棚內(nèi)溫度過(guò)高育成弱苗，棚內(nèi)低溫缺水育成小老苗，棚內(nèi)溫度劇烈變化引發(fā)立枯病造成死苗。秧苗不同生育階段要求的適宜溫度不同，秧苗一葉一心期，秧棚溫度控制在25℃左右；兩葉一心期，秧棚溫度控制在20～25℃；三葉一心期，秧棚溫度控制在20℃。秧棚溫度過(guò)高會(huì)使秧苗燒壞，因此需要對(duì)水稻秧棚溫度進(jìn)行監(jiān)控。

水稻秧棚一般距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，因而產(chǎn)生了溫度數(shù)據(jù)如何進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)膯?wèn)題，基于GSM模塊的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸能成功的解決上述問(wèn)題。用GSM來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，不需建立專用網(wǎng)，無(wú)需布線，系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，使用成本較低。

1 系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水稻秧棚溫度數(shù)據(jù)采集并通過(guò)GSM無(wú)線傳輸方式將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給監(jiān)控中心。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)控中心兩部分組成，其數(shù)據(jù)監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫(kù)和GSM通信接口模塊等組成，主要負(fù)責(zé)溫度信息和數(shù)據(jù)的收發(fā)和整理工作：一方面，接收各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上傳的信息和數(shù)據(jù)，并把它們放入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和分發(fā)給相應(yīng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控和管理；另一方面，監(jiān)控中心響應(yīng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出的對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的控制信息，并且把這些信息下發(fā)到相應(yīng)的監(jiān)控點(diǎn)上，從而達(dá)到對(duì)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行控制的目的。系統(tǒng)的基本組成框圖如圖1所示。

溫度傳感器選用PT100，鉑電阻被廣泛的應(yīng)用來(lái)測(cè)量中低區(qū)（-200～500）的溫度。它的特點(diǎn)是精度高，性能可靠，電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定，電阻與溫度變化呈線性關(guān)系，在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)。

采集終端檢測(cè)溫度傳感器電阻隨溫度變化的情況，將溫度變化轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，溫度數(shù)據(jù)通過(guò)GSM模塊，將溫度數(shù)據(jù)傳入到GSM無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)利用GSM模塊就可以實(shí)時(shí)的接收溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并加以分析與處理，同時(shí)以折線圖的形式顯示，以便于農(nóng)業(yè)技術(shù)人員直觀的了解水稻秧棚溫度的變化。

2 短消息服務(wù)（SMS）

短消息服務(wù)（SMS）是GSM技術(shù)應(yīng)用的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它具有一些突出特點(diǎn)如：一次可傳輸140個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以是字符或數(shù)字；可以在GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)端對(duì)端傳輸，還可以從GSM網(wǎng)絡(luò)外（如互聯(lián)網(wǎng)）發(fā)送短消息給一個(gè)端點(diǎn)站；短消息通過(guò)設(shè)在移動(dòng)通信部門(mén)的短消息中心（MSC）用GSM系統(tǒng)的信令信道傳送，與語(yǔ)音信道不沖突，即使終端處在通話狀態(tài)下也可進(jìn)行傳送；在短消息傳送過(guò)程中，不進(jìn)行呼叫連接建立和釋放的過(guò)程；MSC具有短消息的存儲(chǔ)功能，在終端設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)，可以保持消息在一定時(shí)間內(nèi)有效等。利用這些特點(diǎn)，及其雙向傳輸?shù)男阅?，可方便地?shí)現(xiàn)對(duì)于采集站設(shè)備的信息采集和遠(yuǎn)程控制，即實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控。

圖2 GSM短消息服務(wù)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.2 GSM wireless data transmission of short message service network diagram

3 GSM短信模塊及通信協(xié)議

該短信模塊型號(hào)為西門(mén)子GSM MODEM TSSGC1，GSM短信模塊為國(guó)內(nèi)組裝，采用西門(mén)子芯片，采用RS-232接口，短信模塊支持短信收發(fā)，每小時(shí)可發(fā)送短信800條左右。支持中文字符發(fā)送，中文字符按照UNICODE進(jìn)行編碼。

GSM短信模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。短信模塊是采用AT指令集進(jìn)行控制的，采用AT指令可以實(shí)現(xiàn)模塊參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。本系統(tǒng)采用PDU Mode方式來(lái)發(fā)送和接收SMS信息，該模式被所有手機(jī)支持，可以使用任何字符集，這也是手機(jī)默認(rèn)的編碼方式。本文介紹的內(nèi)容是在PDU Mode下發(fā)送和接收短消息的實(shí)現(xiàn)方法。

GSM模塊有固定的傳輸參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位。在監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信采取的主要方式為短消息，因此短消息中每個(gè)數(shù)據(jù)信息代表的具體意義及短消息中數(shù)據(jù)的排列規(guī)則都需要通信的雙方達(dá)成一致，因此通信雙方必須具有數(shù)據(jù)協(xié)議。這種按照自定義的串口通信協(xié)議，簡(jiǎn)稱為SPCP（Serial Port Communication Protoco1）。

SPCP協(xié)議設(shè)計(jì)思想基于幀傳輸方式，即向串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是一幀一幀地發(fā)送。為保證可靠的傳輸，在傳輸開(kāi)始前，通過(guò)協(xié)議建立連接，在每一幀的傳輸中，采用發(fā)送／應(yīng)答／重連／失敗方式進(jìn)行。

4 GSM短信模塊VB程序設(shè)計(jì)

使用VB6.0語(yǔ)言進(jìn)行監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)對(duì)GSM短信模塊控制程序設(shè)計(jì)，編程過(guò)程中，使用MSComm控件，對(duì)計(jì)算機(jī)RS-232串行接口的操作，設(shè)計(jì)程序清單如下：

5 結(jié)論

研究開(kāi)發(fā)了水稻秧棚溫度GSM無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，根據(jù)短消息服務(wù)（SMS）原理的，使用以西門(mén)子芯片為核心的短信模塊，組成了基于GSM的水稻秧棚溫度無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使用VB6.0進(jìn)行了監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)對(duì)GSM短信模塊控制程序的設(shè)計(jì)，經(jīng)試驗(yàn)表明，使用效果良好。

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