基于TD—LTE的溫室溫度采集終端

焦洋

摘要：溫室，能保溫，又稱暖房，是我國常見的一種農業設施，尤其是在北方地區。溫室在氣溫較低的時候，可以建起一個溫度較高的環境，為農作物生長提供農作物所需的生長環境，有效的保障農作物的正常生長。本文設計了一種基于嵌入式系統的溫室溫度采集終端系統，實現了對溫室內溫度的采集，并將采集到的溫室溫度信息，通過TD-LTE網絡傳輸到位于Internet上的服務器中，有效的保證了溫室的有效運行，保證了溫室內農作物的正常生長。

關鍵詞：TD-LTE 嵌入式 溫度采集

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

隨著信息技術的發展，農業也逐漸的進入了信息化時代，農業信息化可以說是農業現代化的基礎，通過對農業中數據的信息化，利用計算機技術對其信息化的數據進行分析和管理，可以有效的保證農作物的正常生長[1]。本文根據溫室對溫度環境的要求保障，設計并研發了一種全自動化的溫室溫度采集終端，使用溫度傳感器和嵌入式系統，將采集到的數據發送到Internet上的數據監測平臺，有效的降低了人工勞動成本，保證了溫室中農作物的正常生長。

1 系統總體設計

該采集終端中，共包含兩部分組成，分別是溫度數據采集模塊和數據傳輸模塊。溫度數據采集模塊主要負責采集溫度數據，并將采集到的數據存儲在終端中；數據傳輸模塊主要負責將存儲到終端中的數據傳輸到位于Internet上的服務器中。

2 溫度數據采集

2.1 溫度傳感器

溫度傳感器可以測得一定范圍內的溫度數據，并對所得的數據進行輸出。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，低功耗等優勢，對采集到的溫度數據，可以直接進行數字化輸出，可以測量-55℃-125℃范圍內的有效溫度數據。該傳感器有黃色、藍色、紅色三根引線，接線較方便，三根引線分別接數據線、地線和電源線。其中數據線直接輸出數字量。

2.2 嵌入式S3C2440A

嵌入式系統是一種簡單的計算機系統，和傳統的計算系統相比較有著較大的區別。在使用方面，嵌入式系統通常只是針對某一個特定的工作，而傳統的計算機系統則可以實現娛樂、辦公等多種功能；在價格方面，嵌入式系統通常價格低廉，而傳統的計算機系統則價格相對較高；在尺寸方面，嵌入式系統通常具有較小的身材，而傳統的計算機系統則體積相對龐大。綜上所述，使用嵌入式系統可以完全滿足本文的所有需求，還可以有效的降低成本。本系統所采用的嵌入式系統包括嵌入式微處理器和外圍設備組成。其中CPU采用三星公司生產的S3C2440A處理器，該處理器基于ARM架構的嵌入式處理器，它是整個硬件系統的核心。該系統還包括FLASH片SDRAM芯片、DM9000網卡、傳感器等多種硬件組成[2]。

2.3 嵌入式Liux

Linux是一種開源的操作系統，集成了Unix的設計思想，具有多用戶，多任務等功能。而嵌入式Linux系統是以Linux操作系統內核為基礎的精簡版操作系統，通過對Linux的裁剪，僅僅保留需要的功能，去掉不需要的功能，實現了操作系統的最小化。本系統中采用嵌入式Linux系統，通過shell和crontab方式，實現了溫度數據的采集和數據傳輸的自動化[3]。

3 數據傳輸

3.1 TD-LTE

TDD-LTE，國內也常稱作TD-LTE，即？Time Division Long Term？Evolution的縮寫。是由我國所主導的4G網絡標準，也是被3GPP組織所承認的全球通用標準之一。是移動通信技術使用的雙工技術之一，是我國國內所使用的主要4G模式，也是我國三大運營商同時支持的4G標準，TD-LTE可以說是TD-SCDMA的后續演進的技術方案，網絡傳輸速度可以達到3G時代的幾十倍。同時TD-LTE具備直接接入到Internet中的能力，與Internet中的服務器進行數據通信，大大提高了無線網絡接入Internet的能力[4]。

3.2 通信報文

通信報文是在網絡進行數據交換所使用的數據信息，該信息是根據通信雙方的約定通信規范所組成，使用通信報文可以有效的保證數據的安全和傳送。所以在本系統對通信報文也進行了相關的約定。在對系統需求進行相關的分析后，在設計通信報文的時候，至少需要有三部分組成，分別是信息頭、時間、內容。其中信息頭部分包含了校驗信息和終端信息兩部分；時間部分包含了日期和時間兩部分；內容中則是我們所需要的溫度信息數據。為了更好的區分數據，在這里使用“||”作為分隔符，通過分隔符，計算機可以更容易的識別出數據的分組。

3.3 數據傳輸

嵌入式終端對采集到的溫度數據根據通信報文的約定進行組合，并將組合好的報文發送給位于Internet上的數據監測平臺。在嵌入式Linux系統中使用C語言實現了對數據發送函數的編寫，將采集到的數據按照通信報文的約定，組合成滿足要求的字符串，發送到位于Internet上的服務器。同時利用Linux中的crontab設置，實現數據發送的定時發送，時間可以精確到以分鐘為單位。

4 結語

通過試驗，基于TD-LTE的溫室溫度采集終端可以有效實現對溫室環境溫度數據的自動采集，并將采集到的數據發送到Internet上的服務器，有效的保證了溫室的正常工作狀態，為溫室中的農作物生長提供了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 劉卉，汪懋華，王躍宣 等.基于無線傳感器網絡的農田土壤溫濕度監測系統的設計與開發[J].吉林大學學報（工學版），2008（3）：04-08.

[2] 任燕.嵌入式智能多媒體信息發布系統的設計與實現[D].北京：華北電力大學，2006.

[3] 王培.基于嵌入式Linux的IPTV機頂盒的設計與實現：[D].成都：電子科技大學，2008.

[4] 劉禹松，趙斌.4G標準在中國[J].新產經，2014（01）：42-43.