基于串口联网服务器的农业远程环境数据采集系统研究

研究了利用有线网络进行远程环境数据采集的方法，利用因特网的硬件资源实现了环境数据的远程采集。系统的数据

采集部分通过串口一IP服务器与因特网连接，数据根据串口一IP服务器内所设置好的参数(IP地址，数据中心开放的端口号等)

实时地传到数据中心。该系统的特点之一是串口服务器省略了借助于计算机向数据中心传输的步骤，而是用串口一IP服务器替代了计算

机，从而使系统更加经济、便捷与实用。

在自动化领域，随着远程分布式控制系统的发展，使传感器采集的数据立即具备联网能力的设备联网服务器得到越来越广泛的应用。其可靠的传输性能以及广泛的适用性得到广大用户的青睐。由此，将串口转IP服务器与传感器相结合，利用现有的有线网络进行远程数据采集与监控已成为数据通信业务的一个新的热点ll’2l。本文将结合环境数据的采集及远程数据传输等方面的应用对此加以研究。众所周知，田间环境参数如气温、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等是进行田间农业科学实验的关键因素，对这些参数进行准确、实时监测与控制对于农业试验的成功至关重要。通常情况下，试验田一般距离数据中心较远，因而产生了数据如何进行传输的问题，基于串口转IP服务器的有线数据传输研究即定位于这一问题的解决13J。

1 基于串口连网服务器的远程数据采集系统硬件组成

系统硬件部分主要包括传感器(气温传感器、湿度传感器、光照传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器)，SWP系列多路数字显示控制仪，串口转IP

服务器等。系统的结构模块

本系统温度传感器选用PTIO0，串口服务器其所采用的铂电阻被广泛地应用来测量中低区(一200—500 oC)的温度，它的特点是精度高、性能可靠、电阻温度系数稳定、电阻与温度变化呈线性关系，以及在整个测量范围内具有稳定的物理和化学性质；湿度传感器选用的是电解质湿敏器件氯化锂，氯化锂湿敏元件的优点是滞后小及不受测试环境风速的影响，测试精度一般可达正负5％；光照传感器选用型号为BYT20YSCGJ的光照度传感器，该传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号，具有体积小、安装方便、线性度好、传输距离长、抗干扰能力强等特点；土壤水分传感器选用TDR一3土壤水分传感器，该传感器可测量土壤水分的体积百分比，与土壤本身的机理无关，是目前国际上Zui流行的土壤水分测量设备，也是一款高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。本系统数据处理硬件部分选用了SWP系列仪表，该仪表融进了国际上Zui新器件与控制算法技术，更高层次地体现了微处理器仪表的智能化、系列化与高可靠性等特点。SWP多路巡检仪以一表多用的

特点，使用户拥有充分的自主权，用户可以方便地进行二次开发。使用之前要注意SWP多路数字仪表的参数设定，例如分度号、通讯波特率的选择、小数点、报警方式、变送输出量程上下限等参数。正确设定参数，仪表才能正确地测量温室环境数据。系统选用了W1000串口服务器，由于串口设备服务器和串口传送数据的软件通讯协议无关，而是通过硬件手段，直接把串口转换成网口，并从网口进入到以太网。由于工业用串口设备的通讯波特率为9 600～192 100 bps，而以太网带宽为10、100 Mbps甚至1 000 Mbps，所以在一个以太网中，可以同时传送成千上万路串口信号。串口设备服务器把串口设备的通信距离延伸到以太网能够到达的任何地方，包括局域网、企业网，互联网。串口设备和上位计算机构成多对多总线拓扑关系，通过地址和串口号寻址。由于以太网是当今使用率非常高的标准网络，只要有以太网，就不用为串口设备远程通信敷设专用线路。由于是总线拓扑结构，当串口设备或者计算机的位置变化时，不需敷设专线，只要附近有以太网就行。

2 串口连网服务器的设置要对采集的环境数据进行远程传输，串口服务器首先要对串口转IP服务器进行设置。在端口设置界面设置工作模式为TCP—CLIENT模式，同时，要对TCP—IP的服务器地址及远端端口号进行设置。参数设置的关键部分是设置TCP／IP的服务器地址。端口设置完成以后，接下来就要对路由器进行设置。需要在中心端的路由器上开放一个端口，该端口号即为串口转IP服务器上所设置的远端端口号。在路由器的虚拟服务器设置界面开放局域网内的一台计算机，绑定IP与端口号。注意：该端口号不要与其他已经开放的端口号重复。这样，串口连网服务器及相关的路由器的设置就完成了。

3 数据采集软件的编写数据采集软件运行于数据中心的服务器上，它的主要作用是采集远程的数据，然后进行解码处理，串口服务器Zui后实现数据的存储以及上传到田间环境数据网页上。由于串口转IP服务器支持的双向透明式数据传输，因此只要在数据中心发给采集现场的SWP仪表数据渎取命令，环境数据就会传输到数据中心。根据上述，要编写针对SWP仪表的数据采集软件，就要首先对该型号仪表的通讯协议进行了解，尤其是数据采集命令以及数据的编码规则基于串口联网服务器的农业远程环境数据采集系统实现了田间环境数据的采集与远程有线数据传输。但该系统的有线数据传输部分与传统的有线数据传输不同，传统的有线数据传输大多通过计算机将数据传输到因特网上，而该系统采用的是实时性

的串口转IP服务器替代了通用计算机。串口服务器由于串口转IP服务器中设置了数据中心的IP地址与数据中心所开放的端口号，因此，数据可以准确地到达数据中心。串口服务器该系统将仪表采集的环境数据直接通过串口连接到串口转IP服务器上，然后传输到有线网络上。在数据中心端通过网口接收数据，在数据中心计算机上运行虚拟串口软件，将网口虚拟成一个硬件串口。因此本系统的一个突出特点是实时性和准确性。由于在数据的采集端省略了笨重的计算机，而代之以轻便的串口转IP服务器，使得系统更具有经济、便捷和实用性。可为田间进行农业科学实验和进行环境数据的监测提供了有力的技术保障。

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支持不同网口带宽限速，IP限速，总带宽限速。

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4.产品通过CCC认证，欧洲CE认证等多种认证

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3.产品快速使用说明书，WEB菜单式页面，可以快速设置使用设备。

4.诊断工具：日志下载查看，远程日志记录，ping检测，路由追踪，方便检测设备信息。