4數據采集
空氣的溫度、濕度采集已經相當成熟。初期采用DS18B20和HS1101構成了溫濕度采集係統,目前采用SHT10和DHT11溫濕度傳感器也得到了很好的效果。
土壤濕度檢測比較困難。盡管經過了多次實驗,性價比合適的器件仍然沒有找到。目前的土壤濕度傳感器主要的問題在於水對電子元件的侵蝕。采用傳感器測量土壤濕度的基本原理是測量土壤的電導率,然後換算為土壤濕度。但是,實際運行環境中,在低成本的前提下,即使是分級測量的難度也很大,並且重複性無法保證。通過澆水時間大致估計土壤濕度的方法仍然比較現實。在本係統中,綠地監控模塊安裝在綠地中比較接近地麵的位置,采集的空氣濕度可作為土壤濕度的參照。
5遠程通訊
無線數據傳輸係統采用Sim900A GPRS模塊。Sim900A模塊運行穩定,具有低功耗模式,模塊中已經內置TCP協議棧,方便與服務器進行TCP通訊。Sim900模塊使用串口方式與單片機通過AT指令集進行通訊。Sim900A模塊為4.2V供電SMT68腳封裝,實際使用中,如隻使用GPRS通訊,使用的管腳不超過5根,布線相對容易。待機模式電流小於18mA,休眠模式小於8mA。模塊啟動、通訊過程中,瞬時電流會超過2A,需要專門的外圍穩壓電路(TPS5430或MIX29302)結合輸入輸出端的大電容才能滿足瞬時大電流穩定工作的需要。為了保證實時性,程序設計中采用了斷續連接,通訊完成後即刻斷開的方法,降低電力消耗。
流量控製。程序設計中對數據進行了壓縮,傳輸過程中采用DES加密傳輸,最終GPRS流量限製在1MB/天,既滿足了用戶的實時性需求,也盡可能降低了流量成本的支出。
6結束語
通過近一年的實際運行,解決了很多運行中的實際問題。初期的燈光檢測電路板放置在燈罩內,由於燈管溫度過高,曾經導致電路板焊錫融化,最終,將電路板改變外形,放置於支撐鋼管中避免了過熱的問題。綠地檢測中,防水、防潮、散熱等措施直接影響了電路板的穩定性和可靠性,為此,也采用了多種方法改善了電路板的工作環境,提高了係統穩定性。一年的實際運行客戶反映良好。硬件係統在設計中必須對戶外環境的運行狀態有充分的考慮,在成本和可靠性直接做出足夠的權衡。
隨著安裝數量的增加,各采集點之間的距離將逐漸靠近,采集點之間的通訊將可以提高實時性,並且不消耗GPRS流量。因此,替代或減少GPRS模塊數量將成為減少運行成本的主要方法。