焦洋

摘要：溫室，能保溫，又稱暖房，是我國常見的一種農(nóng)業(yè)設施，尤其是在北方地區(qū)。溫室在氣溫較低的時候，可以建起一個溫度較高的環(huán)境，為農(nóng)作物生長提供農(nóng)作物所需的生長環(huán)境，有效的保障農(nóng)作物的正常生長。本文設計了一種基于嵌入式系統(tǒng)的溫室溫度采集終端系統(tǒng)，實現(xiàn)了對溫室內(nèi)溫度的采集，并將采集到的溫室溫度信息，通過TD-LTE網(wǎng)絡傳輸?shù)轿挥贗nternet上的服務器中，有效的保證了溫室的有效運行，保證了溫室內(nèi)農(nóng)作物的正常生長。

關鍵詞：TD-LTE 嵌入式 溫度采集

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

隨著信息技術的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也逐漸的進入了信息化時代，農(nóng)業(yè)信息化可以說是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎，通過對農(nóng)業(yè)中數(shù)據(jù)的信息化，利用計算機技術對其信息化的數(shù)據(jù)進行分析和管理，可以有效的保證農(nóng)作物的正常生長[1]。本文根據(jù)溫室對溫度環(huán)境的要求保障，設計并研發(fā)了一種全自動化的溫室溫度采集終端，使用溫度傳感器和嵌入式系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet上的數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，有效的降低了人工勞動成本，保證了溫室中農(nóng)作物的正常生長。

1 系統(tǒng)總體設計

該采集終端中，共包含兩部分組成，分別是溫度數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。溫度數(shù)據(jù)采集模塊主要負責采集溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲在終端中；數(shù)據(jù)傳輸模塊主要負責將存儲到終端中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿挥贗nternet上的服務器中。

2 溫度數(shù)據(jù)采集

2.1 溫度傳感器

溫度傳感器可以測得一定范圍內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并對所得的數(shù)據(jù)進行輸出。本文中所采用的溫度傳感器是DS18B20溫度傳感器，該傳感器具有低成本，低功耗等優(yōu)勢，對采集到的溫度數(shù)據(jù)，可以直接進行數(shù)字化輸出，可以測量-55℃-125℃范圍內(nèi)的有效溫度數(shù)據(jù)。該傳感器有黃色、藍色、紅色三根引線，接線較方便，三根引線分別接數(shù)據(jù)線、地線和電源線。其中數(shù)據(jù)線直接輸出數(shù)字量。

2.2 嵌入式S3C2440A

嵌入式系統(tǒng)是一種簡單的計算機系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的計算系統(tǒng)相比較有著較大的區(qū)別。在使用方面，嵌入式系統(tǒng)通常只是針對某一個特定的工作，而傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)則可以實現(xiàn)娛樂、辦公等多種功能；在價格方面，嵌入式系統(tǒng)通常價格低廉，而傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)則價格相對較高；在尺寸方面，嵌入式系統(tǒng)通常具有較小的身材，而傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)則體積相對龐大。綜上所述，使用嵌入式系統(tǒng)可以完全滿足本文的所有需求，還可以有效的降低成本。本系統(tǒng)所采用的嵌入式系統(tǒng)包括嵌入式微處理器和外圍設備組成。其中CPU采用三星公司生產(chǎn)的S3C2440A處理器，該處理器基于ARM架構的嵌入式處理器，它是整個硬件系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)還包括FLASH片SDRAM芯片、DM9000網(wǎng)卡、傳感器等多種硬件組成[2]。

2.3 嵌入式Liux

Linux是一種開源的操作系統(tǒng)，集成了Unix的設計思想，具有多用戶，多任務等功能。而嵌入式Linux系統(tǒng)是以Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核為基礎的精簡版操作系統(tǒng)，通過對Linux的裁剪，僅僅保留需要的功能，去掉不需要的功能，實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的最小化。本系統(tǒng)中采用嵌入式Linux系統(tǒng)，通過shell和crontab方式，實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣踊痆3]。

3 數(shù)據(jù)傳輸

3.1 TD-LTE

TDD-LTE，國內(nèi)也常稱作TD-LTE，即？Time Division Long Term？Evolution的縮寫。是由我國所主導的4G網(wǎng)絡標準，也是被3GPP組織所承認的全球通用標準之一。是移動通信技術使用的雙工技術之一，是我國國內(nèi)所使用的主要4G模式，也是我國三大運營商同時支持的4G標準，TD-LTE可以說是TD-SCDMA的后續(xù)演進的技術方案，網(wǎng)絡傳輸速度可以達到3G時代的幾十倍。同時TD-LTE具備直接接入到Internet中的能力，與Internet中的服務器進行數(shù)據(jù)通信，大大提高了無線網(wǎng)絡接入Internet的能力[4]。

3.2 通信報文

通信報文是在網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換所使用的數(shù)據(jù)信息，該信息是根據(jù)通信雙方的約定通信規(guī)范所組成，使用通信報文可以有效的保證數(shù)據(jù)的安全和傳送。所以在本系統(tǒng)對通信報文也進行了相關的約定。在對系統(tǒng)需求進行相關的分析后，在設計通信報文的時候，至少需要有三部分組成，分別是信息頭、時間、內(nèi)容。其中信息頭部分包含了校驗信息和終端信息兩部分；時間部分包含了日期和時間兩部分；內(nèi)容中則是我們所需要的溫度信息數(shù)據(jù)。為了更好的區(qū)分數(shù)據(jù)，在這里使用“||”作為分隔符，通過分隔符，計算機可以更容易的識別出數(shù)據(jù)的分組。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸

嵌入式終端對采集到的溫度數(shù)據(jù)根據(jù)通信報文的約定進行組合，并將組合好的報文發(fā)送給位于Internet上的數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺。在嵌入式Linux系統(tǒng)中使用C語言實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)的編寫，將采集到的數(shù)據(jù)按照通信報文的約定，組合成滿足要求的字符串，發(fā)送到位于Internet上的服務器。同時利用Linux中的crontab設置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送的定時發(fā)送，時間可以精確到以分鐘為單位。

4 結語

通過試驗，基于TD-LTE的溫室溫度采集終端可以有效實現(xiàn)對溫室環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的自動采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet上的服務器，有效的保證了溫室的正常工作狀態(tài)，為溫室中的農(nóng)作物生長提供了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 劉卉，汪懋華，王躍宣 等.基于無線傳感器網(wǎng)絡的農(nóng)田土壤溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].吉林大學學報（工學版），2008（3）：04-08.

[2] 任燕.嵌入式智能多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].北京：華北電力大學，2006.

[3] 王培.基于嵌入式Linux的IPTV機頂盒的設計與實現(xiàn)：[D].成都：電子科技大學，2008.

[4] 劉禹松，趙斌.4G標準在中國[J].新產(chǎn)經(jīng)，2014（01）：42-43.