无线远程数值收集平台软件构设与实现

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1、无线远程数值收集平台软件构设与实现1绪论1.1课题研究背景近几年我国工业的迅速发展对工业设备运行状况的监控提出了更高的要求。监控系统不仅需要运行于工况良好的环境下，更要对距离较远，运行环境恶劣，数据采集点较为分散以及无人值守的设备进行监控，如对风电，水利等领域的设备进行监控。采用传统的方式对这些情况下设备运行状况进行监控，会导致人力及物力资源的极大消耗，并且很难取得好的效果。针对上述情况，目前国内外主要釆用嵌入式系统结合无线通信的方式来构建无线远程数据釆集系统。这使得监测点只要在无线网络所能覆盖的范围之内，都可以实现数据的采集与传输。过去在无线数据采集

2、方面釆用的通信方式主要有广域网，无线电台，无线集群，GSM短信等，这些通信技术成熟，但也存在着一定的局限性⑴。而目前釆用的较新的无线通信方式包括CDMA，GPRS以及作为嵌入式系统CPU，提出了一种称为G3的概念，即所构建的系统包含了GPS,GPRS以及GIS,基于这种概念，设计了一套实时远程监控系统，对车辆的运行状态进行监控。文献[3]利用GPRS作为数据传输手段实现了一套视频监控系统，并将其应用于农业监控。可以看到，采用单一无线通信技术的监控系统己被普遍使用。另外，除了基于某一种无线通信方式的数据釆集系统外，随着嵌入式及物联网技术的不断发展，逐步出

3、现了更加复杂的数据采集网络，在这种数据采集网络中，混合了广域网，GPRS,络中的各数据采集终端利用最适宜其工况的通信方式接入Inter，并将数据上传给服务器，同时接受服务器的控制。文献[4]结合了GPRS和的无线监控系统。该文章研究的重点在于如何构造采用多种通信方式的嵌入式监控系统，但并未考察其通用性。本文围绕无线远程监测系统的软件设计而展幵，试图找到能够满足多种通信方式的通用软件设计方法并搭建较为通用的软件平台，以满足多种具体应用环境的需要。1.2数据采集系统概述数据采集系统里然不断地发展，担基本的数据采集系统结构则相对稳定。数据采集系统一般可以分为

4、数据采集终端和服务器（或称上位机）两部分,而针对无线远程数据采集系统，本文将数据传输通道加入两部分当中，以其作为数据传输所采用的通信方式的抽象概念，图U给出了数据釆集系统在本文中所釆用的结构。数据采集终端利用传感器对数据进行采集，然后在数据采集终端中完成初步或者全部的数据处理工作，最后借助于一定的通信手段将处理后的数据通过数据传输通道传输给服务器，服务器采取相应的措施实现数据的显示及保存。数据采集终端可以采用工控机或嵌入式终端。文献[6]给出了一个基于工控机的汽车助力器检测系统，该系统采用研华的ADVANTECHIPC-610L型工控机，并在工控机上插

5、入研华PCL-812PG数据釆集卡。可以看出，采用工控机的数据釆集系统可靠性较高，方便开发，但其功耗较大，软硬件>

6、<可裁剪，因而适于应用要求多变的场合。相比工控机，嵌入式终端则能更好的适应应用多变的场合，软硬件可裁剪，避免了资源的浪费。本文采用嵌入式终端作为数据采集终端，但可以看到，本文设计的应用软件也可运用于工控机上。数据传输通道可以是各种实现数据传输的手段，如RS232,CAN,GPRS和9[i3]芯片作为CPU,该芯片是现在嵌入式系统采用的主流芯片之一。数据传输通道通过GPRS接入Inter实现。给开发板外接ZOGLAB的MC35T

7、SGPRS模块，该模块内部使用西门子的MC37iGPRS模块，通过该模块经过PPP拨号可以使幵发板接入GPRS网络。实际工程应用中的无线发射模块选型主要考虑它的功耗和信号发射强度II4]，但同时应当注意其对网络协议的支持情况。需要指出的是，MC37i模块并无内置的TCP/IP协议栈，理论上需要用户自行编写协议栈，但由于本文的嵌入式操作系统系统采用具备优秀的网络功能的Linux，它包含了成熟的TCP/IP协议栈，因而避免了用户自己幵发协议栈，这充分体现了采用Linux系统的优势：+仅可以减少编写网络协议代码的工作量，同时可以降低硬件成本。应用程序的数据传

8、输过程也可从图2.1中看出，用户数据通过TCP/IP协议栈，然后经过PPP作为数据链路层，通过GPRS模块即可将数据送往GPRS网络，本文采用PPP透明接入GPRS的方式，还有其他几种接入GPRS网络的方法本。3嵌入式Linux核移植...........113.1Linux内核简介..........113.2Linux内核移植..........123.2.1Linux内核移植基本概念及常用命令..........123.2.2Linux内核移植..........133.3Linux实时性改进..........144嵌入式Linux文件系统构建

9、..........184.1Linux文件系统概述..........184.2NANDFl