基于ARM和GPRS的农田墒情远程监测系统的研究与设计

论文摘要

农田墒情信息监测是我国农业发展的方向,也是数字化监测技术研究的内容之一。数字化监测与控制技术作为农田信息的监测和控制体系,在很大程度上提高了农业信息采集在自动化领域中的地位。本设计综合运用嵌入式技术、自动控制技术及无线通信技术设计开发了一套功能完备的农田墒情远程监测系统。本系统重点对农田现场信号进行采集、处理、传输以及实施农田墒情的远程实时监测,设计了一套完整的封闭式的嵌入式农田信息采集、处理系统和基于GPRS无线网络的数据传输系统。本论文主要完成了如下研究内容:(1)研究了常用的嵌入式系统包括嵌入式操作系统、微处理器等的组成结构,软硬件系统和开发、调试手段,进行了软硬件的选型,分析了不同的无线传输方式,对所需最佳传输方式选型。(2)构建了农田墒情监测系统的总体结构,系统采用基于ARM9的S3C2410微处理器为核心控制器,通过外围电路的扩展,形成控制中心硬件平台。在此平台上进行操作系统和文件系统的移植。(3)在Linux操作系统上开发了温度传感器DS18B20的驱动程序,实现了温度数据的采集,并在嵌入式操作系统下通过GPRS将农田墒情信息传输到监测中心,实现了农田墒情的远程实时监测。(4)完成了系统监测中心的人机交互界面,使界面能够动态显示农田实时参数,符合操作习惯。通过人机交互界面,操作者和用户可以直接获得农田现场各传感器采集的数据信息,各种传感器的工作状态以及能够及时得到参数报警信息。(5)监测中心计算机通过组态王软件的Web发布,实现系统更远程的监测,使用户通过远程浏览器就可访问农田现场墒情。采用该监测系统对农田信息进行初步测试,证明此远程监测系统结构设计合理,使用方便灵活,且便于系统修改和维护;监测画面能够及时、准确地动态反映出农田信息参数的状况,对传感器采集信息出现的异常情况能做出及时报警;上位机和下位机通信良好,监测画面与现场传感器能够很好的实现同步作业,达到了对现场传感器信号采集的实时监测;并且可以实现更远程的监测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 系统方案选型
• 2.1 嵌入式系统方案选型
• 2.1.1 定义和结构
• 2.1.2 微处理器、外围扩展电路和操作系统
• 2.1.3 嵌入式系统方案选型
• 2.2 无线通讯方式选型
• 2.2.1 常见的无线数据传输方式
• 2.2.2 几种公用移动通信系统
• 2.2.3 通信网络的评判标准和选择
• 2.3 小结
• 第三章 系统总体设计及硬件平台
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统方案及总体结构
• 3.3 系统硬件平台
• 3.3.1 农田墒情采集传感器
• 3.3.2 嵌入式控制板
• 3.3.3 GPRS 无线通信模块
• 3.4 本章小结
• 第四章 农田墒情监测系统设计
• 4.1 Linux 操作系统的移植
• 4.1.1 在计算机上安装Linux 操作系统
• 4.1.2 建立交叉编译环境
• 4.1.3 内核编译
• 4.1.4 Linux 操作系统的移植主要包含以下几个步骤
• 4.2 传感器驱动及信息采集程序设计
• 4.2.1 DS18B20 传感器驱动程序的设计
• 4.2.2 DS18B20 传感器的采集程序
• 4.3 GPRS 数据传输的实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统监测终端软件设计
• 5.1 组态软件简介
• 5.1.1 组态软件特点
• 5.1.2 组态王简介
• 5.2 监测界面的开发原则
• 5.3 监测界面开发过程
• 5.3.1 监测界面的功能和要求
• 5.3.2 监测界面的设计与实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统测试分析
• 6.1 GPRS 传输数据掉包测试
• 6.2 监测系统测试
• 6.2.1 系统登陆
• 6.2.2 监测系统的软件运行
• 6.2.3 远程监测测试
• 6.3 测试结果分析
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介