基于物联网技术的农机车联网系统的研究与实现

摘要

近年来，越来越少的人在农村务农，并且农村割让大片土地提供给城市发展，使得我国农业面临着越来越严峻的形势，针对我国这一现状，推进农业机械的智能化是关键问题。因此，针对基于物联网技术的农机车联网系统的研究是我国迫切且急需的一项重要技术。本文在研究和分析农机领域的发展现况的基础上，针对农机在运行时的数据采集和数据传输等缺乏智能性的问题，研发了融合卫星定位和数据采集等技术的农机车联网系统。 首先，对卫星定位系统进行设计，在通过对北斗定位技术的研究，本文采用由北斗卫星基站、移动站和云平台组成的北斗定位系统来进行农机的精准定位，利用RTK转发技术和串口通讯技术，在农机控制器中获取北斗精准定位信息。其次，在农机状态的数据方面，采用物联网传感器技术，通过模拟量、数字量输入输出接口和CAN总线将数据发送到农机控制器中。然后，在农机物联网控制器的方面，针对嵌入式处理器最小系统进行了设计，包括最小系统的外围功能电路。并且还搭载了Linux嵌入式系统，对北斗定位和农机检测系统进行功能设计分析和软件实现。最后分别对农机北斗定位、农机检测系统和数据传输等功能进行测试、分析。 试验测试证明，本文研发的农机车联网系统能够很好的接收到农机精准定位和运行状态数据，并且可以在农机终端和互联网服务器中进行数据界面显示，实现了互联网加农机的实际应用。

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摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外现状

1.2.1 国内现况

1.2.2 国外现况

1.3 主要研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 农机车联网系统设计与理论应用

2.1 系统工作原理及方案设计

2.1.1 系统工作原理

2.1.2 系统总体方案设计

2.2系统模块化设计

2.2.1 北斗定位系统设计方案

2.2.2 基站设计方案

2.2.3 移动站设计方案

2.2.4 云平台转发服务器设计方案

2.2.5 农机监控系统设计方案

2.2.6 农机信息展示系统设计方案

2.3 嵌入式技术分析

2.3.1 嵌入式ARM处理器

2.3.2 嵌入式Linux操作系统

2.4 标准化数据通讯技术

2.4.1 CAN总线及CANopen协议

2.4.2 基于多路径可靠传输的农机高精度定位通讯方法

2.5 本章小结

第3章 基于ARM的农机车联网系统硬件实现

3.1 农机车联网系统硬件设计

3.2 高性能嵌入式控制器硬件实现

3.2.1 控制器微处理器

3.2.2 电源电路

3.2.3 UART接口电路

3.2.4 JTAG接口电路

3.2.5 蜂鸣器电路

3.3 外围模块硬件实现

3.3.1 北斗定位模块

3.3.2 混合I/O数据采集模块

3.3.3 角度传感器

3.3.4 温度传感器

3.3.5 接近传感器

3.3.6 霍尔速度传感器

3.4 本章小结

第4章 基于Linux的农机车联网系统软件开发

4.1 嵌入式控制器软件平台搭建

4.1.1 嵌入式Linux开发方法

4.1.2 构建交叉开发环境

4.1.3 NFS服务配置

4.2 北斗定位系统的软件实现

4.2.1 北斗定位模块

4.2.2 云平台转发

4.3 农机监控系统的软件实现

4.3.1 输入输出接口连接软件实现

4.3.2 开关量输入软件实现

4.3.3 开关量输出软件实现

4.3.4 模拟量输入软件实现

4.3.5 模拟量输出软件实现

4.4 本章小结

第5章 调试与试验

5.1 农机定位信息测试

5.1.1 硬件连接与调试

5.1.2 定位数据分析

5.2 农机运行状态数据测试

5.2.1 传感器连接测试

5.2.2 农机检测平台测试

5.3 展示平台

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致 谢