基于GPRS的野生動物遠程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對傳統(tǒng)方法在監(jiān)測野生動物時存在的一些問題，設(shè)計了一套野生動物的遠程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括野生動物相關(guān)參數(shù)前端采集、處理及GPRS遠程傳輸。主要介紹了系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)方案，并在軟件部分闡述了前端微處理器中體溫數(shù)據(jù)糾錯功能，通過對環(huán)境溫度和動物體溫這兩組溫度數(shù)據(jù)的對比，實現(xiàn)了對動物偷獵行為的預(yù)警作用。
關(guān)鍵詞：GPRS；數(shù)據(jù)糾錯；預(yù)警；無線傳輸；遠程監(jiān)控

野生動物的生存與發(fā)展維系著整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定，與人類的生存息息相關(guān)。野生動物監(jiān)測的目的是實時收集野生動物相關(guān)數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，從而為野生動物的研究與保護提供重要的數(shù)據(jù)支持與決策信息。
然而，目前野生動物監(jiān)測存在人與動物交叉感染、實時動態(tài)多參數(shù)監(jiān)測困難等問題。大部分的人類傳染病都源自于動物(例如SARS、AID S)，許多野生動物的疫病具有傳染性，能夠通過各種媒介互相傳染，特別是研究人員在近距離研究野生動物時很容易被感染。野生動物的棲息、活動場所廣闊且通常分布在深山密林之中，生存條件惡劣，監(jiān)測人員難以實現(xiàn)動物的實時監(jiān)測。為此，筆者從實際應(yīng)用出發(fā)，以GPRS模塊為核心，設(shè)計一種無線遠程監(jiān)測系統(tǒng)，用以檢測野生動物的體溫、運動量和環(huán)境溫度，采集導(dǎo)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理后，通過GPRS接入Internet進行遠程傳輸、控制和管理。實驗表明：GPRS數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)在野生動物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中完全適用。

1 總體設(shè)計方案
將該前端信號采集系統(tǒng)安裝在動物身上，通過傳感器群采集所需信息并傳入微處理器，微處理器對各種信息整合打包之后定時發(fā)送給GPRS模塊，啟動GPRS模塊接入Internet最終將信息送入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心。采用模塊化設(shè)計思想，其整體結(jié)構(gòu)主要包括前端信號采集調(diào)理模塊、進行數(shù)據(jù)分析管理的控制處理模塊、低電量報警模塊以及進行無線傳輸?shù)腉PRS模塊。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感器群中包含了兩個溫度傳感器、加速度傳感器等，溫度傳感器用于測量動物的體溫及外界環(huán)境溫度，當(dāng)體溫值與外界環(huán)境溫度值接近時可以初步認(rèn)定動物死亡，對于防止偷獵能起到一定的作用。

2 監(jiān)測終端硬件設(shè)計
2．1 電源模塊
采用12C5A60S2單片機和SIM300無線通信模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端。外部輸入電壓為9 V，由于傳感器及單片機工作電壓為5 V，而SIM300模塊工作電壓為4．2 V，因此本系統(tǒng)需提供5 V及4．2 V電壓。5 V電源可由7805芯片實現(xiàn)；而對于SIM300模塊采用4．2 V供電，工作時要求電源最高輸出電流必須達到2 A，因此采用MIC29302芯片，電路圖分別如圖2，圖3所示。