基于嵌入式WEB的分布式监控系统的设计与实现

作     者：陈晓冰 

作者单位：杭州电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张海峰

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：CAN总线 Linux 嵌入式技术 CGI 数据库 模糊控制 

摘      要：随着人们的生活水平越来越高，食品安全已经逐渐成为大众最为关心的问题之一，尤其是肉类食品的安全问题，已经多次被新闻媒体所报道。想要杜绝这些问题，就得从源头抓起，即家禽的养殖过程。传统的家庭式的养殖方式不仅不能满足市场的需求，而且养殖的这些家禽容易存在疾病问题。随着电子和计算机技术的发展，大范围的信息可以通过Internet来实现共享，因此依靠目前先进的技术，智能化的养殖方式已成为一种趋势。 本文在仔细分析了某大型猪仔养殖场的环境因子及其特点后，结合CAN总线技术、嵌入式操作系统、嵌入式网页服务器、嵌入式数据库、CGI技术以及计算机网络技术，以较小的代价完成了养猪场环境参数的远程监控系统的设计与实现，并利用模糊控制算法使系统环境参数能够自动维持在一定的范围之内。整个系统采用B/S架构来实现，它以CAN总线作为现场总线，现场的温度、湿度、二氧化碳浓度、氨气浓度、光照度等环境因子以及现场的执行机构都以智能节点的形式挂在CAN总线上，它们负责现场环境参数的采集和控制现场的执行设备。在客户端，通过自己建立的网站除了可以监测到现场的环境参数外，具有一定权限的管理人员还可以利用网页来控制现场的一些执行机构。 本课题研究内容主要包含了以下几个部分，首先本文对猪舍环境因子进行分析，选择系统的方案，包括温度、湿度、光照度等传感器的选择，系统通信方式以及嵌入式操作系统的选取等等，确定系统的方案。其次本文从硬件和软件两个角度说明了系统的设计过程：系统的硬件设计，包括模数转换电路、电压转换电路、传感器信号提取电路、开关量控制电路、CAN节点硬件设计等等;系统的软件设计，包括数据采集节点的软件设计，系统控制节点的软件设计，嵌入式Linux的移植、BOA服务器的搭建、CGI程序的编写、数据库的移植、网页的制作、CAN应用层协议的制定以及收发程序的编写。最后研究了模糊控制算法在猪舍内部的使用，使系统能够维持在理想的环境参数范围内。 经过实际的测试表明，本系统将嵌入式技术和总线技术运用到大型养殖厂环境参数监控中的方案确实可行。在实际应用中，不仅仅可以改善猪舍内的环境状况，同时也节省了许多的运营成本，系统在养殖监控领域将有不错的推广前景。