中国农业大学农学与生物技术学院

                                    高灵旺 王琦

　　该系统分为数据采集、数据传输、数据共享三部分。数据采集：数据采集部分设置有一采集器主机，采集器主机包含有一个STC89C58单片机，及与单片机连接的多路数据转换器、非易失性存储器、时钟芯片、LED显示电路；采集器主机由太阳能供电系统供电，太阳能供电系统包括太阳能板、控制器、蓄电池。太阳能板通过控制器将太阳能转换的电能向蓄电池充电，蓄电池通过控制器再向采集器主机供电；数据的采集采用多种数据采集传感器实现对空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、等小气候参数的数值获取。数据采集传感器通过多路数据转换器将数据传送给STC89C58单片机，STC89C58单片机将采集到的小气候数据作转换和打包等预处理；设置一GPRS模块，采集器主机通过GPRS模块连接到Internet网络，将数据包及其相关的采集时间、仪器号传送到远程的数据服务器，同时将数据保存在本地的非易失性存储器中。数据传输：应用Internet网络进行数据传输，硬件系统包括了Internet网络线和数据转接口。数据转接口为网络数据与网络平台数据库的连接接口，将数据进行传送。

　　数据服务：结合设备编号，设置不同的用户，用户可根据权限，对数据采集设备采集的数据进行浏览、数据导出、图表显示和积温计算等操作。

　　1　系统原理

　　环境参数的采集主要遵循黄顶菊生物生态学特征设计，即空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、降雨等14个参数的实时数据分别通过传感器来采集，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到单片机进行数据处理。数据信息的传送通过GPRS模块完成。

　　2　系统结构

　　系统总体分为环境数据信息采集端和数据的传输两部分，环境参数包括温度、湿度、土壤湿度、土壤温度、太阳辐射、降雨、风速、风向、三层土壤墒情，主要是在单片机的控制下，由各种传感器来实现。信息的传输利用GPRS网络来实现。供电系统用太阳能板和储电池组成。如：系统总体结构图。

　　3　数据的传输

　　每台采集仪设置一个机器编号，在上传数据时同时将机器编号同时传过来，服务器接收到数据时将机器编号一同存在数据表格中，用于对不同地区不同编号设备所获取数据的统计。如：数据采集器数据传输示意图。

　　4　系统功能

　　以显示当前的时间日期以及空气温度、空气湿度、风速、风向、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射、降雨、三层土壤墒情的环境参数值；对环境参数进行实时采集，采集间隔时间可根据用户需求任意设置；

采集的环境参数参数值实时通过GPRS网络传送到远程服务器；用户登录到数据服务器随时可以查看相关数据，或应用数据（详细信息见本简介数据服务部分）。

　　5　传感器参数

　　（1）空气温湿度

　　采用DB110数字温湿度传感器探头，瑞士进口。传感器把传感元件和信号处理集成起来，输出全标定的数据信号。传感器工件条件：温度-20～+80℃，湿度0%～100％。传感器测量精度：温度±0.5℃ ， 湿度±4.5％

　　（2）土壤水分

　　采用FDS100水分传感器。特点：响应速度快，<1秒；重复性好，<1%；环境适应性强，防水防潮；电压输出，传输距离远；工作温度范围宽， 低温可扩展到-40℃。

　　（3）土壤温度

　　测温范围：-55～+125℃。固有测温分辨率为0.5 ℃

　　（4）风速、风向

　　采用美国戴维斯风速、风向一体化传感器。传感器工作范围-20～70℃，传感器测量范围：风速0～75m/s 风向0～3600； 精度：风速 ±5％ 风向 ±70 。

　　（5）雨量

　　采用美国戴维斯翻斗式雨量计，ABS工程塑料外桶 ，外桶尺寸：165 mm 直径 x 240 mm 高 ，翻斗尺寸：0.2mm ，总测量范围：0.0mm to 9999 mm精度： ±4%, 0.2到 50.0 mm/hr ±5%, 50.0 到 100.0mm/hr

　　（6）光照

　　光线范围: 0～200KLUX ，反应时间: 100ms，环境温度：-20～80℃，精度：±5%，重 量：210g，供电电压：9V～12V DC，输出信号：0～2V。

　　6　数据服务

　　用户登录到数据服务系统根据自己的权限使用相关数据，包括数据浏览、数据导出、图表显示、积温计算等。数据服务系统操作如下：

　　输入系统网址，进入系统主页面，如：数据服务主界面图所示。由于本系统对用户的权限进行了限制，不同用户只能看到其具备相关权限的监测点的数据。如：模块主页面图所示。点击“数据浏览”进入数据浏览页面，如：数据浏览图所示，用户可在“监测点”选择自己权限内的监测点后，点击“查看”，页面将显示所选监测点的实时监测数据。

　　点击“数据导出”进入数据导出页面，如：数据导出页面图所示。选择“起始日期”和“截止日期”及需要导出数据的“监测点”后，点击“导出”，打开导出窗口，如：下载窗口图所示。选择数据文件保存的位置和数据文件物名称，点击下载，数据将保存用户指定的位置。

　　点击“图表显示”进入数据显示页面。

　　选择用户需要显示“数据类型”（如空气温湿度、风力、风向、土壤温度、土壤水分）、“监测点”及“日期”后，点击“显示图表”，如：图表显示窗口图所示，用户可根据图表看到一天的数据变化曲线。点击“计算积温”进入计算积温页面，如：积温计算设置图所示。

　　根据不同害虫、作物设置“发育起点温度” 和“ 发育上限温度”，选择进行积温的“起始上期”和“截止日期”，以及“监测点”后，点击“计算”。模块将根据用户选择的条件，给出“当天积温数”和“累计积温数”，如：计算积温页面图所示。