设计了一种基于μCOS-II嵌入式操作系统的农作物智能决策装置。该装置采用高性能ARM处理器作为数据处理单元,以SD卡为介质存储农作物的知识库,利用知识库进行智能决策。在软件上使用μCOS-II嵌入式实时操作系统,设计了集数据采集、数据传输、智能决策等功能于一体的嵌入式装置,减少了数据的传输量,提高了系统的灵活性。
传统的农业智能决策系统一般分为现场无线传感网络和远程数据处理中心两部分。其中,现场无线传感网络分为子节点和网关节点,子节点负责数据采集,并通过ZigBee , B1ueTooth等无线通信协议将数据传输至网关节点;网关节点主要负责将收集到的现场环境信息通过GPRS等通信方式传输至远程数据处理中心。远程数据处理中心实现数据处理、决策诊断,并可通过Internet网络完成Web发布等功能。
然而,在我国较广范围的农村区域,Internet网络普及率并不高,限制了传统农业决策系统的推广应用。另一方面,大量的数据传输所产生的GPRS通信费用导致系统使用成本较高。因此,本文提出了一种基于嵌人式系统的农作物智能决策解决方案。其方案集成了数据采集、传输和智能决策的功能,在对农业现场数据进行采集的同时,可利用嵌人式装置中的本地知识库,针对当前的环境数据进行决策推理,实现对农作物生长信息的快速决策,使其数据的无线传输成为非必需环节,降低了系统对Internet网络的依赖,使系统具有更好的灵活性和更广的应用范围。
1系统总体介绍
本文采用基于Cortex - M3内核的ARM处理器,同时移植μCOS-II嵌人式实时操作系统,外接温度、湿度、光照等多种传感器,可实时检测农业现场当前环境信息,并根据SD卡存储的农作物知识库,对现场环境进行本地快速推理决策,对于不同的农作物,只需更新SD卡中的知识库文件即可;同时可根据实际需要,将数据通过GPRS模块及时地传输到远程数据中心。此外,环境数据和决策信息可输出至LCD进行显示,并可以通过键盘完成采样周期、滤波方式、数据传输使能等多种功能的参数设置。
2系统硬件设计
本文采用了模块化结构设计思想,将系统划分为MCU核心处理模块、数据采集模块、SD卡知识库存储模块、GPRS数据通信模块、LCD显示模块、键盘模块等。其硬件结构如图1所示。