农业环境无线远程监控系统的研究与实现

摘要

现代监控技术的含义已不仅仅是局限于某种单一的或独立的传感器测量或数据处理,而是多种技术的集成融合.针对解决农业环境远程监控技术的实际需要,本选题提出了一种无线远程监控系统设计方案,通过基于Web远程访问和无线移动通信技术(GPRS为例)的集成,研究开发出了一种农业环境无线远程监控系统.本系统是集环境因子测试技术、现代传感技术、无线通信技术、计算机网络技术于一体的多功能监控系统,可满足多种情况下农业环境远程监控的需要. 系统从结构组成上可划分为三部分:远程监控终端采集发送模块,服务器端数据接收存储模块和基于Web的数据管理模块.提供了从现场数据采集-数据远程传输-网络管理的整套技术解决方案. 系统实现了对远程终端现场的多类环境因子进行全天候不问断的实时监测;并具有数据远程传输、存储和分析处理等功能:用户通过浏览器登录该系统的数据分析发布Web站点,可以实现对所有监控终端传回数据的在线浏览、历史查询、动态分析、导出下载和用户注册、权限设置等信息管理功能;通过设置系统参数实现对数据的智能判断分析,为用户和管理者提供远程诊断与决策数据信息. 本系统在农业环境监控领域创新性明显,主要有以下几方面: 1)结合农业环境监控特点,将工业测控领域中远程测控终端设备RTU(Remote Terminal Unit)成功的集成在本系统中,实现了现场数据的实时采集和无线传输. 2) 首次将GPRS (General Packet Radio Service) 无线通信技术应用于农业环境的信息传输.实现了无线移动网络与互联网的无缝连接,从而实现了对现场数据远程监控,克服了传统监控系统现场封闭监控的局限性. 3) 通过网络数据库编程技术,开发了网络数据库管理系统,可以实现长期、海量的数据存储,并管理来自监控现场的数据信息. 4) 基于Web网站的数据管理,实现分布式远程监控终端的集群化管理.Internet用户可以随时随地的获取远程终端数据;管理者可同时管理来自多个监控站点的数据信息. 技术实现之后,系统进行了大量的工程实践应用,目前分别在辽宁、河北、广东、北京等地安装应用,对系统的实现方式和关键技术进行了进一步的验证和改进.大量实践表明,该系统适合大多数农业对象的环境监控应用. 本文最后对选题的研究内容、技术实现和实践应用进行了总结;并展望了远程监控技术的发展趋势,规划了本系统今后进一步的发展方向.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章 绪论

1.1引言

1.1.1现代农业的发展历程

1.1.2信息技术在现代农业中的应用

1.2农业环境监控技术现状及发展

1.2.1可控环境农业及其环境监控技术概述

1.2.2国外研究现状

1.2.3国内研究现状

1.3现有农业环境监控技术的局限性与发展趋势

1.4论文选题意义和主要研究内容

第二章 系统的总体设计与实现

2.1系统的设计思想

2.2系统的结构设计与模块划分

2.3远程终端数据采集发送模块设计与实现

2.3.1采集发送模块硬件设备

2.3.2采集发送模块软件设计

2.4服务器端数据接收存储模块设计与实现

2.4.1数据库服务器构建

2.4.2数据接收存储软件设计

2.5基于Web的数据管理模块

2.5.1 Web服务器平台搭建

2.5.2基于Web的数据管理模块程序设计

2.5.3基于Web的数据管理模块实现功能

第三章 系统使用的关键技术

3.1传感器测试技术

3.1.1传感器测试的基本原理

3.1.2现场总线传感器测试技术分析

3.1.3传感器测试技术在本系统中的应用

3.2 RS-485总线技术

3.2.1 RS-485总线技术分析

3.2.2 RS-485总线技术在本系统中的应用

3.3 GPRS无线通信技术

3.3.1主流的无线通信技术概述

3.3.2 GPRS无线通信技术分析

3.3.3 GPRS无线通信技术在本系统中的应用

3.4 TCP/IP网络通信技术

3.4.1 TCP/IP协议概述

3.4.2 Socket程序设计技术分析

3.5 C/S和B/S结构程序设计

3.5.1 C/S和B/S结构分析与优势比较

3.5.2 C/S和B/S在本系统中的应用

第四章 系统应用中的关键问题及解决方法

4.1 GPRS网络的可靠连接问题

4.2系统的实时性问题

4.3系统的安全性问题

4.4数据通信协议问题

4.5环境因子测量精度问题

4.6环境适应性问题

4.7使用成本问题

第五章 系统的工程实践

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2创新点

6.3展望

参考文献

致 谢

作者简历