基于CAN总线和Web服务器的水闸远程监控系统研究

摘要

闸门远程监控系统的建设是水利现代化工程中的一项重要组成部分，阳新水闸远程监控系统建设的目标是通过广泛应用现代计算机技术、通讯技术、数据库技术及Web技术，建立起阳新段长江干堤水闸的远程监测和控制系统，提高堤防工作的现代化水平。 本论文的工程背景是湖北阳新县水闸远程监控系统，该系统的控制对象由海口闸、海口泵站、富池大闸及富池泵站构成，日常承担着阳新县防洪排涝的重要任务。本系统主要实现了对阳新县沿岸的内河和外江的水位数据的采集以及对水闸的远程监制。在本方案中采用PLC作为控制器，采用了CAN现场总线和嵌入式的Web服务器来实现对现场的远程监测和控制。该方案更方便的满足了用户要求，数据传输具有更好的稳定性和实时性，而且大大降低了系统成本。 首先，本文对CAN总线和嵌入式Web技术进行阐述，并分析了远程监控系统的结构和监控模式，在此基础上，采用CAN总线技术和嵌入式Web技术，给出了阳新水闸远程监控系统的整体设计方案。 然后，由于有些现场设备没有CAN总线的接口，为了方便的使用这些设备，本课题设计了CAN-RS232协议转换模块。该模块能实现数据的双向传输，既可以将水闸现场的水位、水闸开度、电源状态等数据通过CAN总线传输到Web服务器，也能将控制信号传输到现场设备。 接着，为了实现对水闸现场情况的远程监控，本文将嵌入式Linux下常见的嵌入式Web Server软件——boa运用于现场监控的工业控制中，通过CGI程序，实现了远端Web浏览器对水闸现场的实时监控。 本文基于嵌入式Internet的CAN总线远程监控系统的研究工作及其模型的实现，对于嵌入式Internet技术在现场总线上的应用以及远程监控系统的设计上，具有一定的指导意义和借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2相关技术及其现状

1.2.1 CAN总线

1.2.2嵌入式系统

1.2.3嵌入式Web服务器

1.3本论文的主要工作

第2章水闸远程监控系统整体设计

2.1监控网络的结构

2.1.2远程监控系统的层次结构

2.1.2远程监控系统的监控模式

2.2阳新水闸远程监控系统的设计

2.3.1监控系统的组成

2.3.2监控系统的总体结构

2.3小结

第3章CAN-RS232转换模块的设计

3.1 CAN总线技术

3.1.1选择CAN总线的原因

3.1.2 CAN总线的帧结构

3.1.3 CAN通讯协议

3.2 RS-232 协议

3.2.1 RS-232通讯协议

3.2.2 CAN协议与RS-232协议的比较

3.3 CAN-RS232模块的设计

3.3.1转换模块硬件设计

3.3.2协议转换软件设计

3.4小结

第4章μClinux开发平台的搭建

4.1硬件平台的组成结构

4.1.1 ARM7TDMI处理器的特点

4.1.2 S3C44b0处理器的结构

4.1.3接口电路的设计

4.2嵌入式软件平台的搭建

4.2.1 Bootloader引导程序

4.2.2内存空间的分配

4.2.3 μClinux的移植

4.3本章小结

第5章嵌入式Web服务器的实现

5.1嵌入式Web服务器的实现

5.1.1 Boa的实现与配置

5.1.2 mSQL的安装与配置

5.1.3 μClinux下动态Web页面的实现

5.2数据的采集与存储

5.2.1现场数据的采集

5.2.2本系统的主要数据结构

5.3小结

第6章水闸远程监控系统实时性的研究

6.1 CAN总线的实时性研究

6.1.1 CAN延迟时间的因素

6.1.2减小时延的方法

6.2 Linux实时性分析

6.2.1影响嵌入式Linux实时性的因素：

6.2.2对Linux的实时性改进

6.3小结

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢