物联网水泵控制器远程监控系统的设计与实现

摘要

互联网的普及和发展为物联网应用提供了坚实的基础，常规设备系统智能化、网络化的趋势逐渐增加，给人们对设备的检测管理控制以极大的方便。本文以水泵控制器为感知对象，基于此设计了一套远程网络监控系统，提出了在数据传输以及处理方面行之有效的解决方案。
　　本文首先介绍了物联网的相关概念以及水泵控制器远程控制的现状。对目前存在的各种远程控制方式进行了介绍和比较，然后引出了本文研究的主要内容。
　　其次介绍了和研究内容相关的一些技术资料，包括通用分组无线服务(GPRS)通信技术、WiFi无线通信技术、Internet网络相关协议、Linux网络编程相关技术。
　　接着着重介绍了数据通信系统的软硬件设计。其中硬件设计主要包括单片机、GC65通信模块、RS485通信接口电路的设计。软件为两个方案共存可选的设计，其中GC65通信方案主要包括管理员短信注册和注销，水泵控制器故障短信报警以及GPRS数据上传和服务器下发数据接收转发功能。ESP8266串口WiFi通信方案着眼于水泵控制器数据的上传和服务器下发数据的接收转发功能。两种方案视水泵控制器安装现场网络覆盖情况而定。
　　再者，对服务器软件进行了研究，利用GatewayWorker纯PHPSocket框架，定制了通讯协议并设计了后台数据接收、解析、存储、推送的服务程序，同时设计了web监控页面，方便实时查看水泵控制器状态以及对水泵控制器进程远程设置和控制。
　　然后对服务程序进行测试，验证其处理能力。最后对本文进行了总结，对于一些不足之处提出了后续的解决方案。
　　本文设计的远程监控解决方案与工业化应用的水泵控制器互相匹配，实际测试证实了其可靠性和灵活性，经过相应修改亦可应用于其他设备的监控中。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的背景及意义

1．2 水泵控制器远程控制的现状

1．3 本文研究的内容

第二章 课题中涉及的主要技术分析

2．1 GPRS通信技术

2．1．1 GPRS技术筒介

2．1．2 GPRS系统结构及特点

2．3 WiFi无线网络

2．2 Internet网络

2．2．1 TCP／IP协议族

2．3 Linux网络编程相关技术

2．3．1 C／S模型

2．3．2 I／O复用

第三章 通信系统的软硬件设计

3．1 通信模块介绍

3．1．1 GC65模块简介

3．1．2 ESP8266模块简介

3．2 总体硬件设计概述

3．3 硬件电路设计

3．3．1 供电电源的设计

3．3．2 主控芯片电路设计

3．3．3 GC65芯片电路设计

3．3．4 RS485接口电路设计

3．3 AT指令介绍

3．1．1 AT命令

3．1．2 GC65 GSM／GPRS方案用到AT指令

3．1．3 ESP8266串口WiFi方案用到的AT指令

3．4 软件整体框架

3．5 各功能模块的程序实现

3．5．1 初始化程序

3．5．2 定时中断及串口中断程序

3．5．3 GC65方案程序设计

3．5．4 ESP8266串口WiFi方案

3．5．5 主控制程序及数据解析程序

3．6 通讯报文设计

第四章 服务器程序的设计实现

4．1 GatewayWorker概述

4．1．1 Workerman简介

4．1．2 GatewayWorker简介

4．1．3 定制通讯协议

4．2 GatewayWorker简要分析

4．3 服务器程序的设计与实现

4．3．1 后台数据处理

4．3．2 数据库存储设计

4．3．3 web监控页面的设计

第五章 服务器程序性能测试

5．1 测试程序设计

5．2 测试方法及结果

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者硕士期间发表的论文

致谢