基于嵌入式LINUX的远程土壤信息采集系统设计

论文摘要

农情信息数据的获取分析是数字化农业的一项重要组成部分。传统有线数据传输方式常常会受到环境以及距离的影响,而无线通信方式由于地理环境影响和频率资源限制,成本较高、维护工作较繁重。因此,直接利用已经发展成熟的第三方网络来实现远程监控其投入资金少,原理简单,安全保密性高,不需要组建专用网络和维护网络等特点,成为了监控技术发展的一个新方向。鉴于上述,论文针对农田信息采集中监测节点数量多,分布分散、时常需要拆装移动,以及通讯成本大大高于测控部分成本等问题,研究直接通过Internet网络,利用Web界面实现监控的方法。本论文主要工作及结论如下:（1）深入分析了GSM-SMS通信原理,特别是SMS短消息传输协议、传输数据格式、编码格式。对各种移动通信网络数据通信的特点分析比较,提出了一种利用GSM网络作为数据传输平台的方案。（2）结合YC2440开发平台、TC35I等硬件模块,构建嵌入式Supervisory Control and Data Acquisition（SCADA）系统硬件平台,并基于该平台,移植嵌入式操作系统、设计了数据采集及监控界面,搭建B/S方式WEB,实现对远程采集的土壤数据的实时显示与无线监控,将无线远程网络监控技术应用于农田信息检测。（3）针对传统大规模农田SCADA系统中,监控点多而分散、易受地理条件及气候因素的限制,前期监测设施投资成本高,铺设线路困难的特点,利用C51核系列单片机,TC35I无线通信模块,设计基于GSM网络的智能土壤参数采集及传输终端,实现对监测点土壤参数数据的无线传输和对现场继电器设备的控制。（4）在室内环境,模拟土壤采集数据的条件下测试表明,系统可以实现对数据的准确显示、刷新和对数据采集终端的信号控制,满足农田土壤监控系统的实时要求,且具有操作简单,界面直观,系统易于维护和更新的优点。本课题根据当今农田监测系统的特点,以GSM网络为数据传输平台,将工业SCADA领域中的各种相关技术成功应用于农业监控领域,对未来农业监控领域向着大规模、高自动化的方向发展有着一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要研究内容及目标
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 系统设计原理及关键技术分析
• 2.1 系统功能设计分析
• 2.2 系统数据传输方式分析
• 2.3 嵌入式系统原理
• 2.3.1 嵌入式系统特点
• 2.3.2 嵌入式处理器
• 2.3.3 嵌入式操作系统
• 2.4 GSM 网络SMS 数据业务原理
• 2.4.1 SMS 短消息业务
• 2.4.2 SMS 短消息业务控制协议
• 2.4.3 SMS 的相关标准
• 2.4.4 AT 指令集
• 2.5 系统总体架构及工作原理
• 2.5.1 数据采集终端
• 2.5.2 嵌入式WEB 监控平台
• 2.5.3 系统的整体性能要求
• 2.6 本章小结
• 第三章 数据采集终端设计
• 3.1 数据采集终端总体硬件构成
• 3.1.1 无线通信模块 TC35I
• 3.1.2 数据采集终端控制芯片
• 3.1.3 土壤参数采集设备
• 3.2 数据采集终端软件设计
• 3.2.1 土壤参数采集程序的设计
• 3.2.2 串口控制SMS 的原理
• 3.2.3 数据发送程序的设计
• 3.2.4 命令消息处理程序设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 嵌入式系统监控平台设计
• 4.1 嵌入式开发平台硬件组成
• 4.1.1 扬创2440 开发平台
• 4.1.2 无线通讯模块试验板
• 4.2 嵌入式开发平台软件
• 4.2.1 嵌入式操作系统的选型
• 4.2.2 建立嵌入式系统软件开发环境
• 4.2.3 嵌入式Linux 操作系统移植
• 4.3 嵌入式监控平台应用软件的设计
• 4.3.1 数据采集模块
• 4.3.2 数据存储模块
• 4.3.3 嵌入式Web 模块
• 4.3.4 嵌入式Web 服务器的工作原理
• 4.3.5 嵌入式Web 服务器的建立
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试方法
• 5.3 测试结果
• 5.4 结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 1:用 C 实现 7-bit 编码和解码的算法
• 附录2:获取指定进程ID 号关键代码
• 致谢
• 作者简介