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基于GPRS的野生动物远程监测系统设计

导读: 以GPRS模块为核心,设计一种无线远程监测系统,用以检测野生动物的体温、运动量和环境温度,采集导数据经数据处理模块处理后,通过GPRS接入Internet进行远程传输、控制和管理。

  野生动物的生存与发展维系着整个生态系统的平衡与稳定,与人类的生存息息相关。野生动物监测的目的是实时收集野生动物相关数据,利用这些数据进行统计、分析,从而为野生动物的研究与保护提供重要的数据支持与决策信息。

  然而,目前野生动物监测存在人与动物交叉感染、实时动态多参数监测困难等问题。大部分的人类传染病都源自于动物(例如SARS、AID S),许多野生动物的疫病具有传染性,能够通过各种媒介互相传染,特别是研究人员在近距离研究野生动物时很容易被感染。野生动物的栖息、活动场所广阔且通常分布在深山密林之中,生存条件恶劣,监测人员难以实现动物的实时监测。为此,笔者从实际应用出发,以GPRS模块为核心,设计一种无线远程监测系统,用以检测野生动物的体温、运动量和环境温度,采集导数据经数据处理模块处理后,通过GPRS接入Internet进行远程传输、控制和管理。实验表明:GPRS数据传输网络在野生动物环境监测系统中完全适用。

  1 总体设计方案

  将该前端信号采集系统安装在动物身上,通过传感器群采集所需信息并传入微处理器,微处理器对各种信息整合打包之后定时发送给GPRS模块,启动GPRS模块接入Internet最终将信息送入网络监测中心。采用模块化设计思想,其整体结构主要包括前端信号采集调理模块、进行数据分析管理的控制处理模块、低电量报警模块以及进行无线传输的GPRS模块。其结构如图1所示。

 

图1 系统整体结构

  传感器群中包含了两个温度传感器、加速度传感器等,温度传感器用于测量动物的体温及外界环境温度,当体温值与外界环境温度值接近时可以初步认定动物死亡,对于防止偷猎能起到一定的作用。

  2 监测终端硬件设计

  2.1 电源模块

  采用12C5A60S2单片机和SIM300无线通信模块构成数据采集终端。外部输入电压为9 V,由于传感器及单片机工作电压为5 V,而sim300模块工作电压为4.2 V,因此本系统需提供5 V及4.2 V电压。5 V电源可由7805芯片实现;而对于SIM300模块采用4.2 V供电,工作时要求电源最高输出电流必须达到2 A,因此采用MIC29302芯片,电路图分别如图2,图3所示。

 

图2 5V电源供电电路

 

图3 SIM300供电电路

  2.2 无线传输模块

  GPRS无线通信模块采用Simcom公司的SIM300GSM/GPRS双频模块。主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口。适合于开发一些GSM/GPRS的无线应用产品。同时,SIM300模块中集成了TCP/IP协议栈,并为用户提供了扩展的TCP/IP AT命令,使用户可以轻松地使用TCP/IP协议,实现GPRS网络与Internet网络的顺利接入。

 

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