远程节水控制农田自动灌溉系统的设计及研制.pdfVIP

摘 要：本系统采用GSM网络实现对农田的湿度远程监 ，对农田 灌溉实现自动控制。该系统实现容易，运行可靠，应用范围广。本文同 时详细简绍了G100通信模块与相关模块在构建无线测控系统设置方 法。 前 言 我国是一个水资源严重稀缺的国家，水资源分布不平衡，对水资源 贫乏的西部地区，农田的灌溉科学与节水节能十分重要，提高灌溉系统 的自动化与智能化有广阔的应用前景。采用GSM网络实现灌溉系统的 自动化不需要铺设线路，成本低，远程控制距离远（GSM 网络能够覆 盖的区域），随着GSM 技术的发展和GSM 基础设备的进一步升级与 扩充 GSM 系统的性能和可靠性得到大幅度提升使得基于GSM 通信 技术的无线测控系统具有通用性好，地理覆盖面广，免调试维护， 低 廉的运营费和灵活的控制方式等等特点。[1] 本系统总体结构设计为测控中心站(上位机)与远程测控分站(下位 机)，上位机采用北京捷麦通信器材有限公司的组态软件，（根据需要 也可将上位机由GSM手机构成移动终端，通过短信形式经GSM网发 送命令给远程下位机实现控制）通过接收下位机发出的短信实现监测。 下位机对测控目标监测与控制，并通过收发模块G100经GSM网与上 位机双向通信。 1 前端测控系统的设计 1.1 硬件系统设计 远程测控分站电路的设计原理框图如图 1所示：GSM无线通信模 更多请登录大地之家农业网 块G100通过标准异步串行通信接口RS-232与单片机 AT89S52实现 双向通信。用于接收来自测控中心站的短信息，并由单片机对信息内容 进行解读，同时通过单片机控制G100将来自测控中心站的命令执行结 果以及所测得的湿度数据发送给测控中心站。显示采用液晶LCDl602 用于实时显示所测得的湿度数据。身份认证采用AT24C02存储身份验 证信息，而验证信息通过键盘录入。[2]通过输出控制模块实现对现场的 灌溉系统的5个供水阀进行控制，从而实现对农田的湿度进行自动 制。 图1 测控站的硬件原理图 本系统采用矩阵键盘、显示采用LCDl602。存储单元采用EEPROM 存储器AT24C02，以串行总线的形式与外界进行数据的传输。以湿度 传感器SHT10(Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感 器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定 的数字信号。传感器采用专利的CMOSen 技术，确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感 元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。)进行湿度测量，还完成 通过单片机控制北京捷麦通信器材有限公司的R401系列的I/O模块来 控制供水管道上电磁阀开关等控制功能。 下位机上的通信模块选用北京捷麦通信器材有限公司G100 型短 信模块，发送接收数据的格式为透明传输方式，设置时模块将接收方号 码（监控中心）保存在 EEROM 中，当模块在上电后没有收到短信时 更多请登录大地之家农业网 就要发送短信，发送短信的目的号码就是接收方电话号码。在透明传输 中目的站点的编号是隐含的，隐含的方式是隐含在接收到的数据中，收 到数据后就将收到数据的源站点号设为下次发送数据的目的站点。 G100 的这一功能为分站在透明传输模式下被多个主站访问提供了方 便。AT89S52单片机的串行口经MAX323 电平转换与G100的通信。 （转换电路较常见，在此笔者不详细交待） 为了防止短信广告、系统通知、恶意破坏等无效的短信数据对系统 的干扰，G100 型短信模块通信时设置了四字节的密码。模块出厂时密 码值为：63H77H9EHA6H。用户可根据自己的设定来更改密码,并且设 置工作方式为省电模模式。[3] 湿度传感器SHT10芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校 准系数以程序形式储存在OTP 内存中，用于内部的信号校准 （单片机 程序中不必进行传感器线性化处理）。两线的串行接口与内部的电压调 整，使外围系统集成变得快速而简单。 1.2 软件系统的设计： G100通信模块通过AT命令来实现两者的数据通信，数据传输采 用PDU模式短消息方式。AT命令集中AT+CMGC发出一条短消息命 令 AT+CMGD 删除SIM卡内存的短消息AT+CMGF 选择短消息信息 格式：0-PDU；1-文本