农业物联网传感器接口标准化模型设计与测试研究

摘要

农业物联网的快速发展为传感器产业带来了前所未有的发展机遇和挑战，随之传感器技术方面技术问题也逐步显露。传感器的多样化的接口、电气参数种类繁多、特性参数的不明确导致硬件集成成本高，后期维护困难;传感器访问接口的不统一造成系统互操作性差等问题，降低了软件复用率。本文在收集并分析大量农业传感器基础上，总结出了具有普遍性、适用性的农业传感器特性参数，并进一步提出了农业传感器接口模型，设计并实现了农业物联网用传感器接口测试平台。该平台能够实现对传感器接口文件进行标准化测试，配置并显示农业传感器的参数等功能。文章主要包含以下几个工作内容:
　　1.确定农业传感器特性参数。收集并分析了大量农业传感器的参数，确定了功能、功率、供电方式、环境温度、环境湿度、误差范围、响应时间、防尘性能和防水性能这九个特性参数。
　　2.建立农业传感器接口模型。在明确了农业传感器特性参数的基础上，利用UML建立了农业传感器接口模型。依据IEEE1451标准族中TEDS电子数据表格的概念，提出了数据描述文件，分别为XML格式和二进制格式文件，描述传感器自身和接口的信息。
　　3.设计并实现农业物联网用传感器接口测试与应用平台。在农业传感器接口模型基础上，设计了传感器接口测试与应用平台，并采用LabVIEW软件工具实现了该平台的开发。实验表明，该测试应用平台能够准确的对传感器接口进行标准化测试，并显示测试结果;能够实现对农业传感器特性参数的配置和显示功能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 农业物联网

1．2 研究意义

1．3 研究背景

1．3．1 IEEE 1451系列标准

1．3．2 OGC SWE

1．3．3 信号接口标准

1．3．4 国内相关研究现状

1．4 研究内容及框架

2 农业传感器接口模型设计

2．1 UML概述

2．1．1 UML视图

2．1．2 UML图

2．1．3 UML元素

2．1．4 通用机制

2．2 农业传感器接口特性参数

2．2．1 传感器功能参数

2．2．2 传感器功率参数

2．2．3 供电方式参数

2．2．4 工作环境温度和湿度参数

2．2．5 误差范围参数

2．2．6 响应时间参数

2．2．7 防尘性能和防水性能参数

2．3 农业传感器接口模型

2．4 本章小结

3 农业物联网传感器接口测试方法

3．1 数据描述文件

3．1．1 TEDS电子数据表格

3．1．2 数据描述文件表述格式

3．2 农业物联网传感器接口模型实现

3．2．1 XML文件实现

3．2．2 二进制文件实现

3．3 农业物联网传感器接口测试方法

3．3．1 XML格式文件测试方法

3．3．2 二进制格式文件测试方法

3．4 本章小结

4 农业物联网传感器接口测试平台设计与实现

4．1 平台的总体设计

4．1．1 需求分析

4．1．2 总体功能分析

4．2 平台选择

4．2．1 虚拟技术

4．2．2 LabVIEW平台

4．3 标准化测试功能模块

4．3．1 功能模块设计

4．3．2 文件格式测试模块

4．3．3 内容测试模块

4．4 特性参数配置功能模块

4．5 特性参数显示功能模块

4．6 编写测试文件功能模块

4．7 实验展示

4．8 本章小结

5 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录

个人简介及研究成果