摘要：将GSM技术应用到冻土区土壤温度自动监测中，以满足恶劣气候条件下的无人值守、长时间、多点监测需求。
详细阐述了系统结构、施工过程及实验结果分析。结果表明，该系统测量精度高、可靠性好、功耗低，可实现较大范围内的多点测温及超远距离无线监测。
0 引言
高寒冻土区土壤温度的监测，无论是对于冻土区斜坡的失稳机理研究，还是对于现代农业生产、建筑及输油管道等基础设施的防灾御灾，都起着至关重要的作用。在环境恶劣的高寒冻土区对地层土壤温度进行监测时，长期以来都需要人工现场采集数据，劳动强度大、工作环境恶劣、效率低。国内外一些比较先进的监测系统已经利用全球通信系统（Global System for Mobilecommunication,GSM）运营商的短信业务，实现超远距离的无线数据传输与报警[1].为了实现大面积、无人值守、长时间、多点监测，本文提供了一种基于GSM技术的土壤温度自动监测系统，以满足实际需求，并详细介绍了施工过程。通过分析试验点采集的数据，验证了本系统的可靠性和实用性。
1 系统硬件设计
1.1 系统架构
系统主要由单片机主控板、GSM 模块、数据采集模块等构成，如图1所示。具有定时采集、数据存储、箱内温度控制、电源管理、超远距离无线数据传输、显示等功能。
单片机控制板的微处理器选用Atmel公司ATmega128L芯片，GSM模块选用德国Siemens公司的TC35I,数据采集模块组由AT89C51与TLV2543 ADC芯片组成。
单片机控制板集成了DS1302 时钟芯片，DS18B20数字温度传感器、AT45DB161 FLASH 存储芯片及继电器，控制板预留LCD1602的接口，在调试结束后可拔掉显示屏以降低功耗。主控芯片ATmega128L 是一款基于RISC结构的高性能、低功耗8位微处理器，自带的看门狗计时器可以有效地防止程序跑飞，具有两个可编程的串行UART.ATmega128L通过其中一个串行UART,以寻址的方式与数据采集模块中的AT89C51 进行通信，控制多个数据采集模块中的一个进行温度采集。其另一个串行UART与GSM模块TC35I进行通信，将采集的数据以短信形式发送至目标SIM卡号。ATmega128L的外部晶振选用7.372 8 MHz,以产生精准的9 600 b/s波特率。
由于野外无供电条件，电源由12 V 的蓄电池组及太阳能电池板构成，为系统提供稳定的直流电压。
1.2 温度数据采集电路
采集电路原理图如图2 所示。温度传感器为A 级精度的铂热电阻PT100,测量精度[2]为±0.15 ℃。用不锈钢钢管进行封装，并灌入氧化镁MgO 对铂热电阻进行保护，并在屏蔽线与保护套的接口处作防水防腐处理。
