GSM 手持仪在农业温室中的应用

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2022-05-11 09:01 热度：

　　摘 要 针对我国温室的生产管理制度 为进一步提高温室作物产量 减少病虫害等的影响 研制了 GSM 手持仪 利用 GSM 通讯技术 通过 GSM 手持仪将各传感器所测得的温室参数以短消息形式传送给管理人员实现对温室的实时控制等功能 利用 GSM 短信平台查询系统数据库 获取农业专家系统的指导性意见 手持仪实时性高 方便可靠 有利于促进农业生产的现代化 给使用者带来便利

　　关键词 园艺学 GSM 手持仪 应用 温室 查询

　　0 引言

　　目前 国内外现代化温室的监控技术发展很快也存在着不少问题 如大多数温室为家庭生产管理制度 温室环境参数 光照强度 温度 湿度 CO2 浓度 的相互影响 相互制约 影响果蔬的质量和产量[1] 农业咨询还不能普及到田间地头等 通讯技术的迅速发展使资费标准逐渐下调 目前流行的 GSM 无线移动网络覆盖范围广 技术成熟 保密性好 通话质量高 提供语音和数据传输服务 且不受传输距离限制 其 SMS Short Message Service 短消息业务是 GSM 网络的基本业务 利用无线控制信道进行传输 性能稳定 利用 SMS 服务进行温室控制实时性高 并且方便可靠[2]

　　1 手持仪

　　手持仪由单片机及外围电路 数字蜂窝移动通信 GSM 模块 液晶显示模块 键盘等组成 单片机采用 AT89C51 系统 LCD 采用 OCMJ5 10 中文液晶显示模块 内含 GB2312 16 16 点阵国标一级简体汉字和 ASCII8 8 及 8 16 点阵英文字库 键盘采用行列式 4 4 非编码键盘 收发短消息设备 GSM 模块选用了德国 Wavecom 公司的 WISMO Quick Q2403A 模块 具有语音 数据/传真 短消息功能工作在 900MHz 和 1800MHz 频带范围内 3.6VDC 对外提供标准的 RS-232 接口 可将单片机的串行口与 Q2403A 模块串口联结 通过一系列的 AT 命令实现模块的短消息功能

　　2 SMS 短消息

　　SMS 利用信令信道传输 不必建立拨号连接只需将信息加上目的地址发送到短消息服务中心经中心完成存储后再发至目的地 即使 GSM 终端关机信息也不丢失 SMS 具有实现简单 通信成本低抗干扰能力强等特点 受到越来越多的重视 本文中农户与 专家 间的交流通过 SMS 短消息实现

　　专家咨询装置收发短消息的设备采用 Q2403A 模块 农户使用普通手机即可 Q2403A 模块为工业级手机模块 可进行语音 短消息 数据及传真传送 执行 ETSI GSM Phase2 标准 其具有体积小功耗低 温度条件高于 GSM 标准等优点 非常适合于在温室环境中使用

　　对 SMS 的控制有 3 种实现途径 Block Mode Text Mode 和 PDU Mode PDU 模式应用最为广泛通用性强 在此模式下 短消息正文经十六进制编码后作为一个二进制字符串被传送 对模块的控制通过 AT 指令实现 它是 GSM 与计算机间的通信协议由 ETSI 发布 AT 指令以 AT 开头 除发送短消息最后是以 +结束外 其余都以回车符 结束 指令执行成功与否有相应返回 形式为 是换行符 有关 AT 指令详细内容见文献[3]

　　3 系统组成 工作原理及功能

　　该温室专家咨询装置主要由温室环境调控和专家咨询两部分组成

　　温室环境调控子系统如图 1 所示 其主要包括温室环境参数采集 执行机构 控制器

　　温室环境参数 主要包括光照强度 温度 湿度和 CO2 浓度等物理量 温室作物是在环境参数的综合影响中成长的 温度 湿度 光照 CO2 浓度土壤水分等环境因子共同作用 而非单个要素个别调整所能奏效 各变量之间是相互影响 相互联系相互耦合的 但有主导因子起优势作用 在一般情况下 温室自动控制系统中应优先考虑温度 湿度其次是光照 CO2 浓度 营养液的 EC pH 值等

　　3.1 硬件电路设计

　　系统的硬件电路设计包括 数据采集电路 Q2403A 接口电路 日历时钟电路 存储电路 键盘和 LCD 显示电路等 在系统中 将 MCU 及外围电路 GSM 模块 键盘和 LCD 等功能模块集中做成便携式手持仪 代替 PC 机进行数据的运算 处理等

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　　手持仪完成采集数据的处理 通信 执行机构控制 报警等功能 温室环境参数的实时数据通过 AD590 温度传感器 HS1101 湿度传感器 GMW22D 红外式 CO2 传感器 ZD01-VB 型光照传感器等采集得到 用 MAX111 进行 A/D 转换 经 USB 接口传送至手持仪 由 GSM 模块将数据信息编辑成 SMS 短消息发送至温室管理人员手机 实时了解温室的运行情况如果温室中环境参数超过作物生长发育的最佳参数范围上限定时 手持仪将自动报警 提示管理人员参数超限 提醒执行必要的措施 管理人员发送短消息给手持仪 系统提取短消息中的控制内容 发送控制命令 使相应执行机构动作 如作物的生长发育和维持生命都需要一定的温度范围 即所谓的三基点温度 (最低温度 最高温度和最佳温度) 作物只有在最佳温度条件下 才能生长发育迅速如果温度超出生长发育的最高或最低温度限时 就会严重影响作物的生长发育 另外 倘若发现温室作物出现不良性状或病虫害等疾病 管理人员采用短消息的方式查询农业专家系统数据库 获取相关的专家意见

　　3.2 软件程序设计

　　在进行软件程序设计时 考虑了以下方面 一是实行结构化 模块化程序设计 各功能程序子程序化 二是合理分配系统资源 包括 RAM ROM 和中断源等 三是加强软件的抗干扰能力

　　系统的软件设计主要包括温室环境参数采集和温室状况信息收发控制两大部分 温室环境参数采集软件设计主要由参数采集程序 LCD 显示程序按键扫描程序等组成 温室状况信息收发软件设计包括 GSM 模块初始化程序 短消息收发程序 报警程序及查询程序 程序采用 C51 语言编写和调试其中 通信子程序的设计尤为重要 关键是单片机如何收发 AT 命令

　　4 信息主题的识别

　　由于我国农民文化水平普遍较低 他们提出的问题可能与专业术语相差甚远 所以必须仔细分析 SMS 短消息内容 用专门术语来表达其中心主题也就是文本的讨论线索 根据文本中出现的控制词与概念网中各概念的关联 找出文本的主题思想通过对概念网中概念进行关系计算 获取文本讨论线索

　　5 结论

　　SMS 短消息在温室中的应用 实现了温室环境参数的测量实时测量 温室管理人员能够及时地了解温室运行情况 根据短信内容调节相应执行机构实现对温室的实时控制 该设备同时与农业专家系统数据库联接 为农户提供技术支持 提高作物的品质及产量 达到预期的目的。——论文作者：孙玉梅 邵利敏 李 娜 王 岩 赵睿明

　　参考文献

　　[1] 任振辉,张曙光,谢景新,等.日光温室环境参数智能化监测管理系统的研制 [J].农业工程学报,2001, 17(2):107-110.

　　[2] 句荣辉,沈佐锐.基于短信息的温室生态健康呼叫系统[J].农业工程学报,2004,20(3):226-229.

　　[3] 邵利敏,张曙光,张 莉,等.基于 GSM 模块的短消息收发系统[J].电工技术,2004(10):34-36.

　　[4] 顾益军,樊孝忠,黄维金,等.一种文本讨论线索的自动获取方法 [J].华南理工大学学报 (自然科学版),2004,32(S1):96-98.

文章名称：GSM 手持仪在农业温室中的应用

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