一、系统实现的目的
针对农业对象具有的多样性、多变性、以及偏僻分散等特点,提出了一种基于无线移动通信和WEB技术的远程数据采集和信息发布系统方案。本系统的关键技术是如何通过互连网实现采集数据的传输、存储与发布,并为用户提供浏览访问和远程调用。通常与互连网连接可以通过二种途径:(1)有线接入方式:这在有些场所,例如距离社区较近,有线接入方便,或在特殊情况下通过专线连接等,可直接将现场监控设备连入因特网;(2)无线接入方式:在上述几种条件不能实现的情况下,一般只能采用无线接入方式。目前无线连接方式也有很多种,最为可行的是充分利用现有的公共无线移动通信网络平台,如GPRS、CDMA等无线移动服务业务。考虑到技术的成熟度、实用性、经济投入等综合因素,本系统目前主要采用了GPRS无线移动通信技术。
二、系统技术特点
GPRS和CDMA均属于2.5代(2.5G)无线网络,在技术上各有所长也各有所短,二者在实现技术原理上并无本质区别,如何选用完全根据用户需求和监测现场的条件决定。CDMA 是英文“Code Division Multiple Access”的缩写,其中文意思是“码分多址”,是中国联通开辟的无线移动服务业务,其在语音服务质量、数据带宽等方面也具有明显的优势。
GPRS(General Packet Radio Service)是“通用分组无线服务”的英文简称,是中国移动开辟的无线移动服务业务。在许多方面具有明显的优势:(1)网络覆盖面广、接入范围大,系统构建便捷、运行成本较低等特点;(2)传输速率较高,理论数据传输速率可高达171Kbps;(3)登录和接入等待时间短,可快速建立连接;(4)提供实时在线功能,用户将处于“永远在线”状态,这将使访问服务变得非常简单、快速,几乎不会出现“掉线”或信息丢失现象;(5)计费合理,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,即使用户可以一直在线,但只按数据流量收取费用。GPRS上述优势特点非常适用于间歇的、突发的、频繁的、小流量的数据传输,同时对偶有大流量数据传输也能承受。
另外,本系统是通过集成信息采集、传输、发布、信息管理与应用等复杂过程的基础上实现的,实际上是构建了一个综合信息服务平台,而GPRS通信只是其中一个技术环节。从这个意义上说,要实现向CDMA技术的转移,乃至向第三代移动通信技术(3G)的转移只要进行很少的开发就能方便实现。
三、系统实现的基本原理
通过RS—485总线将数字传感器(也可采用模拟输出传感器)与现场监控采集器连为一体,构成现场监控单元。现场监控采集器通常可采用二种途径实现:(一)采用一台普通的个人PC兼容计算机,用于读取并存储现场数据,(二)采用具有嵌入式系统和TCP/IP协议的单板机模块,实现数据的读取和存储。然后通过有线或GPRS无线模块将现场采集器与因特网连接,将采集数据实时发送到远程数据库服务器,并存储到数据库中。(见下面示意图)
本系统软件采用MS VB.NET和ASP.NET 技术,数据库采用SQL Server技术,构建了基于B/S(Browser/Server)的系统模式,这种模式构架有利于系统的维护与升级,只要通过浏览器就可以访问实时数据,而且还能进行历史数据的查询。通过该系统,即使在远离观测现场的异地,也能方便地对各种环境要素如温湿度、光照、CO2等环境数据的采集读取,真正实现了远程监测和数据共享的功能。
四、针对不同应用的设计方案选择:
该系统可广泛适用于不同条件下农业环境信息的监控与管理,根据条件可分别采用二种不同的技术方案予以实现: