焦洋

摘要：溫室，能保溫，又稱暖房，是我國(guó)常見(jiàn)的一種農(nóng)業(yè)設(shè)施，尤其是在北方地區(qū)。溫室在氣溫較低的時(shí)候，可以建起一個(gè)溫度較高的環(huán)境，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供農(nóng)作物所需的生長(zhǎng)環(huán)境，有效的保障農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。本文設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式系統(tǒng)的溫室溫度采集終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室內(nèi)溫度的采集，并將采集到的溫室溫度信息，通過(guò)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥贗nternet上的服務(wù)器中，有效的保證了溫室的有效運(yùn)行，保證了溫室內(nèi)農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：TD-LTE 嵌入式 溫度采集

中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也逐漸的進(jìn)入了信息化時(shí)代，農(nóng)業(yè)信息化可以說(shuō)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)中數(shù)據(jù)的信息化，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其信息化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，可以有效的保證農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)[1]。本文根據(jù)溫室對(duì)溫度環(huán)境的要求保障，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一種全自動(dòng)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(cè)平臺(tái)，有效的降低了人工勞動(dòng)成本，保證了溫室中農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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(fù)責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在終端中；數(shù)據(jù)傳輸模塊主要負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)到終端中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿挥贗nternet上的服務(wù)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(cè)得一定范圍內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shì)，對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)，可以直接進(jìn)行數(shù)字化輸出，可以測(cè)量-55℃-125℃范圍內(nèi)的有效溫度數(shù)據(jù)。該傳感器有黃色、藍(lán)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(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的計(jì)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(duì)某一個(gè)特定的工作，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)、辦公等多種功能；在價(jià)格方面，嵌入式系統(tǒng)通常價(jià)格低廉，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則價(jià)格相對(duì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)則體積相對(duì)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(shè)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(gòu)的嵌入式處理器，它是整個(gè)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(kāi)源的操作系統(tǒng)，集成了Unix的設(shè)計(jì)思想，具有多用戶，多任務(wù)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(chǔ)的精簡(jiǎn)版操作系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)Linux的裁剪，僅僅保留需要的功能，去掉不需要的功能，實(shí)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(guò)shell和crontab方式，實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣?dòng)化[3]。

3 數(shù)據(jù)傳輸

3.1 TD-LTE

TDD-LTE，國(guó)內(nèi)也常稱作TD-LTE，即？Time Division Long Term？Evolution的縮寫(xiě)。是由我國(guó)所主導(dǎo)的4G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，也是被3GPP組織所承認(rèn)的全球通用標(biāo)準(zhǔn)之一。是移動(dòng)通信技術(shù)使用的雙工技術(shù)之一，是我國(guó)國(guó)內(nèi)所使用的主要4G模式，也是我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商同時(shí)支持的4G標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE可以說(shuō)是TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)的技術(shù)方案，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度可以達(dá)到3G時(shí)代的幾十倍。同時(shí)TD-LTE具備直接接入到Internet中的能力，與Internet中的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，大大提高了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入Internet的能力[4]。

3.2 通信報(bào)文

通信報(bào)文是在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(bào)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(duì)通信報(bào)文也進(jìn)行了相關(guān)的約定。在對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行相關(guān)的分析后，在設(shè)計(jì)通信報(bào)文的時(shí)候，至少需要有三部分組成，分別是信息頭、時(shí)間、內(nèi)容。其中信息頭部分包含了校驗(yàn)信息和終端信息兩部分；時(shí)間部分包含了日期和時(shí)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?jǐn)?shù)據(jù)，在這里使用“||”作為分隔符，通過(guò)分隔符，計(jì)算機(jī)可以更容易的識(shí)別出數(shù)據(jù)的分組。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸

嵌入式終端對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)根據(jù)通信報(bào)文的約定進(jìn)行組合，并將組合好的報(bào)文發(fā)送給位于Internet上的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。在嵌入式Linux系統(tǒng)中使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)的編寫(xiě)，將采集到的數(shù)據(jù)按照通信報(bào)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(wù)器。同時(shí)利用Linux中的crontab設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送的定時(shí)發(fā)送，時(shí)間可以精確到以分鐘為單位。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)，基于TD-LTE的溫室溫度采集終端可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet上的服務(wù)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(zhǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉卉，汪懋華，王躍宣 等.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田土壤溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：華北電力大學(xué)，2006.

[3] 王培.基于嵌入式Linux的IPTV機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：[D].成都：電子科技大學(xué)，2008.

[4] 劉禹松，趙斌.4G標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)[J].新產(chǎn)經(jīng)，2014（01）：42-43.