烟草生产环境监测系统的开发与应用

　·990·计算机测量与控制.2010.18(5)　Computer Measurement &Control

自动化测试

收稿日期:2009-11-07;　修回日期:2009-12-18。

基金项目:国家烟草专卖局资助项目(110200801034);云南省自然科学基金资助项目(2007E062M )。

作者简介:鲁绍坤(1974-),男,讲师,博士研究生,主要从事农业生物环境与能源工程,数字农业等方向的研究。

贺冬仙(1970-),女,博士,博导,副教授,主要从事I T 农业与生物环境工程研究方向的研究。

文章编号:1671-4598(2010)05-0990-04 中图分类号:TP393

文献标识码:A

烟草生产环境监测系统的开发与应用

鲁绍坤1,3,王　毅2,李正风2,贺冬仙1

(1.中国农业大学水利与土木工程学院,北京　100083;2.红塔集团技术中心,云南玉溪　653100;

3.云南农业大学基础与信息工程学院,云南昆明　650201)

摘要:开发了一个烟草生产环境监测系统,该系统可对烟草生产过程中环境温度、湿度、降雨量、日照全辐射和紫外辐射进行监测。系统测试的数据可通过GSM 网络传送到数据中心,用户可通过访问数据中心服务器查询到相关的生产环境数据;为保证数据的安全性,系统采集到的数据还被保存到SD 卡上;可将多个系统组建成为一个监测网络,用于对多个生产基地生产环境进行动态监测;监测系统已经在红塔集团烟叶基地部署了20台,并正常运行半年;系统的部署,为企业原料采购提供重要的决策支持。

关键词:环境监测;紫外辐射;日照全辐射;GSM

Development of Tobacco Production Environment Monitoring System and Its Application

Lu Shaokun 1,3,Wang Yi 2,Li Zheng feng 2,H e Dong xian 1

(1.Colleg e of W ater Conse rvancy and Civ il Eng ineering ,China Ag ricultural U niv ersity ,Beijing 10083,China ;2.T echnical Cente r of H ong ta T obacco Gr oup ,Yux i 653100;3.College o f Science and Info rmatio n Engineering ,Yunnan A gricultural U niver sity ,Kunming 650201,China )

Abstract :A tobacco p rodu ction en vironmen tal m onitoring sys tem h as been developed to collect the data on temperatu re ,hu midity ,rain -fall ,solar radiation and UV radiation .T he data collected is transmitted to the data cen ter server through the GSM netw ork w h ere us ers can query data .For the data security ,all the data are replicated an d stored in a S D card in the system .M ultiple sy stems can be formed into a mo -nitoring netwo rk for m onitoring of s om e production areas .Tw en ty monitoring systems have been deployed in bases of Hongta Tobacco Group ,w hich fu nctioned normal for half a y ear ,providing an impo rtant sup port for the Group in decision making for procu rement of raw ma -terials .

Key words :environment m onitoring ;UV radiation ;su nshine radiation ;GSM

0　引言

在进行卷烟配方时,除了要考虑原料产地品种外,还需要考虑原料采购年份。考虑年份问题,其中最主要的原因在于每

年的农业环境信息特征不同。为了向企业提供优质的原料,为企业制订原料采购计划提供决策支持,实时掌握各原料产地的农业环境信息变化情况,通过各生产年度的农业环境信息对产地原料质量进行评估和预警,就成为一项非常重要的工作。

在不同的气候环境中生长的烤烟,会有明显的地域特征[1-2],如在云南生长的烤烟,由于云南气候的特点,产品具有“清甜香润”特点。影响烤烟内在品质的环境特征有光照[3-4]、湿度、降雨和土壤等,通过对这些环境特征的动态监测,可在收购前对每年的原料质量进行评估和预警。由于生态环境相似的产地可生产出内在质量相似的烤烟原料[5-7],卷烟

生产企业也可以通过对环境监测数据的分析,找到适合自己品牌的原料产地。

目前环境监测系统的监测指标主要为气象方面的指标,如气温、湿度和降雨等[8],对烟草生长有重要作用的光照数据则没有进行监测。开发一套适合烟草生长环境监测的系统,对相关产业的发展将有很大的促进作用。

1　材料与方法

1.1　硬件设计

1.1.1　硬件系统总体框架

整个系统包含供电管理系统、键盘、LCD 人机界面、SD 卡数据存储、数据通讯模块、全辐射模拟采样电路、紫外光照强度模拟采样电路、降雨量输入电路、温湿度输入模块和CP U 处理器等几个模块。其中CPU 选用AV R 系列单片机中性能最高的M ega128芯片,该芯片带有128k 字节Flash ,工作在16M Hz 下,具有16M IPS 性能;供电系统由一块6W /18V 太阳能电池板和一个3.3V /8Ah 锂电池组成;G SM 通信采用SIM 300实现,该模块提供了完整的GP RS 及SM S 通信功能;紫外光输入模块选用氮化镓紫外线传感器实现;全辐射模块直接使用太阳能电池板的输入电流转换而成;雨量计采用符合G B /T 11832-2002标准的雨量计实现;存储器采用容量为1G 的SD 卡存储器,保证系统具有海量的数据存储