土壤監(jiān)測系統(tǒng)方案.pdf

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1、土壤監(jiān)測系統(tǒng)需求一、監(jiān)測環(huán)境1黑龍江地區(qū)，高緯度、低海拔，冬季極限溫度-40左右，夏季極限高溫402采集終端電路板置于地下兩米的保溫箱中，土壤溫度不低于-20，3電路板上設計有測溫加熱裝置，控制電路板環(huán)境溫度保持在適合的范圍內(nèi)，4所有采集點分布在5米半徑范圍內(nèi)4采集系統(tǒng)采用電池供電二、監(jiān)測參數(shù)1溫度范圍-40~40測試精度0.1在一豎井中共約10點鉑電阻Pt100或Pt10002土壤水分0~飽和，兩點電容式土壤水分傳感器3位移監(jiān)測精度3mm初步設想使用應變或角度傳感器實現(xiàn)10點左右三、采集終端功能1由單片機定時循環(huán)采集監(jiān)測參數(shù)，通過GPR

2、S模塊上傳采集時間和參數(shù)數(shù)據(jù)（一天幾次）2采集終端應為低功耗系統(tǒng)，為節(jié)電終端應具備休眠喚醒功能3終端帶有U盤或SD卡存儲功能，防止數(shù)傳系統(tǒng)故障導致數(shù)據(jù)丟失4采集終端具備對自身工作狀況的查詢檢測功能5終端有與計算機的接口，方便現(xiàn)場調(diào)試、檢測、查詢等工作四、上位機軟件功能1將由GPRS模塊上傳的采集時間和參數(shù)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫備查2具備遠程即時查詢功能3具備電源管理功能（尤其是剩余電量指示功能）4查詢結(jié)果可用數(shù)據(jù)表格及圖形表示，可以打印報表5能夠監(jiān)測記錄終端工作狀況6人機界面友好，操作簡便土壤監(jiān)測系統(tǒng)方案一、終端方案采用單片機MSP430F169

3、為核心控制芯片。GPRS模塊采用SIM300，將信息上傳到internet網(wǎng)絡，供上位機實時遠程查詢。恒溫箱里溫度采集采用18B20，根據(jù)恒溫箱里溫度實測情況控制加熱裝置，維持恒溫箱在不能正常工作時終端設備工作環(huán)境的溫度恒定。與PC機通信采用串口RS232/RS485，方便現(xiàn)場調(diào)試，檢測，查詢各個監(jiān)測點的環(huán)境參數(shù)?？紤]到工作環(huán)境比較惡劣（低溫-40度，LCD不能正常顯示），終端顯示才采用點陣數(shù)碼管，通過按鍵切換顯示各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)。顯示部分只在現(xiàn)場調(diào)試中應用，正常工作狀態(tài)不帶顯示，以降低功耗。溫度、濕度、位移各十路模擬信號分別通過電子開關

4、CD4067在單片機的控制下循環(huán)送入MSP430F169內(nèi)置ADC12進行轉(zhuǎn)換。同時根據(jù)要求核心控制芯片采集電源信息---電壓，電流，電池剩余電量信息。通過MSP430F169核心控制器進行數(shù)據(jù)處理，將各種數(shù)據(jù)封裝好通過GPRS模塊連入internet網(wǎng)絡。下位機終端系統(tǒng)方案框圖如圖一所示。InternetGPRS采集電源信息SD卡MAX485MSP430F16918b20PC機主控制器控制加熱裝置串號CD4067顯示30路模擬信號01………………29檢測點信號圖一、下位機終端系統(tǒng)方案框圖注：考慮到GPRS通過串口和核心控制器通信，核心控

5、制器也是通過串口和PC機連接，后邊可能采用雙串口的單片機芯片。二、上位機方案上位機采用C++bulding開發(fā)，根據(jù)用戶需求需要將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，采用office自帶的Access數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡模型采用C/S模型，結(jié)構框架圖如圖二所示。移動手服務器網(wǎng)絡機GPRSInternet數(shù)據(jù)庫存儲S信息查詢信息InternetPC機圖二、網(wǎng)絡結(jié)構模型圖上位機人機交互界面，用c++實現(xiàn)。主菜單畫面簡單如圖三所示：圖三、主菜單畫面開發(fā)人員實行模塊責任承擔制度。前期開發(fā)初步模塊分配主負責人如下：一、終端：整體整合負責人：周艷娥GPRS模塊：杜建平多路數(shù)據(jù)采

6、集A/D模塊：林界USB接口（U盤存儲）：閆雪琴SD卡存儲：李超終端數(shù)據(jù)封裝模塊：陳肖禹（主）王東升PCB板設計：閆雪琴（主）高原加熱裝置控制模塊：何向東點陣顯示模塊：高原最后提交文件方式為：.H文件和工程，模塊的文檔使用說明。二、上位機負責人：周艷娥三、文檔說明負責人：何亞蓉和各個模塊負責人協(xié)商，寫幫助文檔和使用說明書。四、其他財務管理：竇曉寧器件采購：陳肖禹終端前期開發(fā)期為一個禮拜。提交相關文件和文檔截止日期：2012-4-28日前。