我国是世界上设施农业面积最大的国家,设施面积占世界总面积的70-80%。目前国内设施温室应用的主要环境参数采控系统大多为进口产品,这些产品技术含量高,采控效果好,但相对价格较高,通常适用于现代化的大型或高档连栋温室。少数国产品牌无论技术水平还是采控效果均不甚理想,尤其缺少能够适用于我国常见的中小型日光温室的低成本智能采集控制装置。本文基于国家高技术研究发展计划(863计划)课题“设施农业精准生产技术系统构建与应用”,对设施温室环境和生物信息数据采集、传输、备份、调控问题进行了研究。 论文分析了目前国内中小型日光温室环境监控需求,提出并实现了一套网络型设施农业日光温室智能控制系统从硬件到软件的完整方案。主要研究工作如下: (1) 开发了面向常用环境信息传感器和生物信息传感器的数据采集模块,该数据采集模块具有可定制、可扩展的特点。 (2) 开发了基于CF卡的数据备份及存储模块,为实现现场数据的大容量存储和本地化自主控制提供了基础。 (3) 构建了传感器数据的局域传输网络和以太网络接口,满足了节点环境参数及视频信息宽带传输与温室集中监控的需要。 (4) 开发了面向中小型日光温室的可扩展核心设备管理模块,实现了在决策服务器支持下的环境参数本地自主调控。 (5) 移植了嵌入式操作系统、开发了设备驱动程序,使用户可以灵活方便地调用板载设备进行系统的二次定制开发。 (6) 对系统软件、硬件进行了模拟调试和现场实验,验证了系统在设施温室环境采控中的各项功能。 论文结构如下:首先分析了课题的研究背景、意义、研究现状和相应关键技术;然后在温室控制的需求分析上提出了智能控制系统的方案;接着给出了智能PAC系统子/主节点的硬件设计及实现,给出了基于U-BOOT与uClinux的智能PAC系统软件设计和驱动开发;其次设计了实验平台对智能PAC系统进行仿真调试和现场实验。论文最后展望了我国设施农业温室环境监控的发展。 现场实验表明,该智能PAC系统解决了日光温室环境和生物信息数据采集、传输、备份问题,并且具有可定制化、可编程、运行稳定可靠的特点,达到了预期的设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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随着大量的工矿企业的兴起和扩张,会有越来越多的废水、污水排放到环境中,特别是在珠江三角洲地区,这一现象尤为突出。目前珠江流域的水资源已经出现严重污染,由此带来的环境污染和生态污染已引起了当地有关部门的高度重视。为此,本课题通过与广东泰斗微电子公司合作,研发一种具有通用性的水污染源信息监控网络的语音报警器,通过实时快速的污染源信息检测,完成对污染源信息的语音报警和存储。 报警器的功能是接收由前端北斗通信处理器传输来的污染源信号进行相应的语音报警。本报警器设计选用目前工业控制领域流行的ARM芯片LPC2368作为主控制器,并采用RS232/RS485通用通信方式来完成对水污染源信息的采集与处理;选用SD卡作为存储介质来实现对语音文件和污染源信息的存储;语音报警部分选用价格低廉的WAV和MP3解码芯片VS1003进行语音文件的解码。设计中还对语音输出通道进行扩展,提高系统的扩展性和使用的灵活性。 本报警器设计兼容FAT16和FAT32两种文件系统格式,并支持WAV和MP3两种类型的语音文件报警,相比目前常用的水污染监控系统报警器来说,本报警器具有更大的通用性和灵活性。本报警器在软件设计中嵌入了实时微内核操作系统uC/OS—Ⅱ,这使得本报警器在实时性方面有很大的改善和提高,有效的解决了基于前后台软件系统的报警器在报警时出现语音播放不连续的问题。 本报警器是“珠江水域北斗监控示范工程”项目中的一部分即预警部分,目前该报警器已通过各项功能测试,并已安装在多个监控站点上试运行。
上传时间: 2013-07-31
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无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)的基本特性是:低功耗、自组织、异构互联,这些全新的形态传统的理论和模型难以描述,巨大的潜在应用使它成为理论和应用研究的热点。无线传感器网络是一种自组织网络,让物理环境的信息主动的以无线的方式发送到人类信息世界。人类根据获取的信息做出判断,利用无线传感网络反过来将我们一定的意图反馈到客观世界。这将是一种全新的人类和自然界的沟通方式。 无线传感网络不是孤立的,需要与现有的异构网络互联才有意义,而这方面的研究也比较少,本课题就是解决无线传感网络和异构网络互联的问题,设计了适用于无线传感网络的重要联网设备——网关。研究目标是设计一个无线传感网络和以太网互通互联的网关。在深入分析多种网关模型的基础上,提出了一个性能较好的网关的软硬件架构,硬件上使用基于ARM的嵌入式系统,软件上使用基于WindowsCE的嵌入式操作系统。在这个架构的指导下,设计了网关的硬件平台和网关的配套软件。在网关完成了两种网络协议相互理解,数据双向转发的任务。为了测试网关的软硬件性能,搭建了一个完整的无线传感网络,测试了网关的各项性能指标并提出了改进措施。
上传时间: 2013-04-24
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随着网络技术的发展,远程屏幕监控越来越多地应用在各种场合。虽然现在有很多远程屏幕监控软件,但使用Java 开发的在Linux下的屏幕监控系统还很少。该文提出了在Linux 下基于Java 设计网络实时
上传时间: 2013-04-24
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进入二十一世纪以来,随着我国经济、社会、文化各方面快速发展,人民生活节奏日益加快,远程互动交流要求不断提高。网络化生活方式真正进入到平常百姓家。为适应社会的持续高速发展,必须广泛开发应用网络化、信息化的工作生活产品,满足社会市场需求。本课题就是面向当前网络迅速普及形势下的家庭远程监控市场,采用高集成度、微功耗、低成本的设计思路,构建实时性、网络化、数字化嵌入式家用远程监控系统,以适应普通家庭远程安全维护需求,提高中低收入群体的生活质量和生活安全性。 嵌入式网络视频监控系统是建立在ARM9和WindowsCE平台上的一套完整视频处理传输系统。它主要由S3C2410嵌入式硬件平台、WindowsCE5.0嵌入式操作系统、摄像头驱动采集模块、网络收发模块和编解码模块五大部分组成。本文首先对嵌入式网络监控系统进行了总体设计,根据成本和市场需求,完成功能元件和软件平台选型。在硬件选择上使用了市场上得到广泛认可的S3C2410、CS8900A网络控制器、SDRAM、NANDFASH存储器、摄像头芯片,即满足功能需求又控制成本,同时保证相互兼容和工作稳定性;软件平台选择兼顾市场认同度和软件兼容性,同时考虑到开发的复杂程度,选择了同属微软旗下、类似WindowsXP的WindowsCE软件环境。这样主要软件开发工作便可以使用WindowsXP下的开发工具完成。这一选择符合市场主流用户对微软的认同,也节约了学习和建立Linux交叉编译环境的精力和时间。 硬件平台搭建后使用ADS1.2进行调试,操作系统使用PlatformBuilder进行定制,驱动、采集、编码及发送模块在EVC4.0下开发,接收、解码和显示模块用VC++6.0开发。为保证软硬件兼容性,软件调试很少使用Emulator虚拟机,而使用JTAG、串口、USB口、交叉线建立硬件连接后进行实机调试。针对本课题主要软件模块WindowsXP下开发、WindowsCE下调试的情况,由于两操作系统不能直接兼容,需建立平台间同步和交互。实验中使用了MSASYNC.exe等外围软件以及VGA控制器、USB扩展等外围硬件模块以实现快速实验,由此也造成实验设备和过程比最终产品复杂很多的情况。最终产品将把软硬件环境剪裁到满足功能的最小规模,仅预留排线接口用于升级,以实现低成本、微功耗、高集成度的设计要求。 系统的软硬件测试表明:该系统安装使用方便,运行稳定可靠,普通网络情况下可提供家用实时性,达到了预期设计目的和要求。为下一步的改进和完善建立起基础平台,并提供了主要功能。
上传时间: 2013-07-08
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在分析了家庭网络的结构后,针对其特点,提出了基于嵌入式Linux 的家庭网络中央控制器的体系结构,将嵌入式Linux 操作系统移植到ARM 微处理器平台上,组建了多文件系统结构,实现了
上传时间: 2013-04-24
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无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术,它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术,因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行,为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的,它们具有有限的存储和处理能力,只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器,但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差,不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状,本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力,而且成本和功耗较低,能够配合不同类型的传感器节点使用,便于二次开发,对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分: 1、无线传感器网络节点硬件设计:在分析现有硬件平台缺点的基础上,设计本文的无线传感器网络节点硬件结构,进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理,搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现:根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点,因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统,并分层次地实现基于Linux的整个软件系统,包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用:在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景,然后在该节点上实现几种常用的服务程序,最后设计并实现质心定位应用案例,展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发,同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间: 2013-04-24
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语音通信是人类通信的重要组成部分,伴随着数字通信技术和计算机技术的发展,特别是Internet的出现,基于因特网的数字语音通信技术得了到迅速的发展。由于设备、环境、人为操作等因素的影响,网络上传输的语音信号可能出现忽大忽小的情况,为了得到较好的语音信号输出效果,需要在接收端对语音信号进行处理。针对以上情况,本文研究并实现了基于ARM的网络语音AGC系统。 本文结合嵌入式系统和AGC技术的发展,设计实现了一个基于ARM的网络语音AGC系统。本文首先对AGC算法进行了深入研究,在对LMS算法进行研究的基础上提出了一种基于LMS的数字语音AGC算法,通过Matlab软件对算法进行了仿真;设计了一个由AT91RM9200微处理器、网络控制器、音频芯片构成的嵌入式AGC处理终端硬件平台,构建了嵌入式Linux操作系统,并在此基础上设计实现了网络语音AGC系统的下位机终端。该终端主要实现了用基于LMS的数字语音AGC算法实时地处理从网络上传过来的忽大忽小的数字语音信号,取得良好的语音信号输出,并且稳定性可靠;设计实现了上位PC机程序,上位机实现了通过网络将数字语音信号实时地传送到嵌入式终端的功能。 本设计采用高性能微处理器,配合嵌入式Linux强大支持功能的实现方案,具有高性能、低成本、小型化、实时性强等诸多优点。相比传统的实现架构,该设计具有更好的灵活性和操作性,性价比更高,功能更强大,同时可扩展性和可移植性也更好,具有一定的技术先进性和广泛的应用前景。
上传时间: 2013-06-11
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随着21世纪的到来,计算机技术,信息处理技术,半导体技术和网络技术不断发展,人类社会进入了信息化时代。与此同时,无线视频传感器网络也得到了突飞猛进的发展,成为当今国际上备受关注的热点研究领域。无线视频传感器网络有着很多的优点和十分广泛的应用前景。在军事,工业,城市管理和监控系统等重要领域都有潜在的使用价值。 无线视频传感器网络有着显著的特征,例如:网络节点能源有限;网络带宽有限;对处理速度要求较高等。由此可见,传统的视频编码标准无法应用于无线视频传感器网络。MPEG-4,H.263,H.264等视频编码标准,全是基于运动估计补偿实现的,计算量十分巨大,在能量,存储空间和处理能力均有限的节点难以实现这类高复杂度的编码算法。 本文针对无线视频传感器网络对视频编码算法的具体需求,提出一种基于运动检测的低复杂度视频编码算法。该算法只对当前编码帧中的运动对象进行编码,并且以面向对象的结构输出码流。实验结果表明,与H.264全I帧编码相比,本文提出的算法编码速度提高了约3倍,编码性能提高了约2dB。与H.264基本档次相比,虽然编码性能略有下降,但是编码速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在编码效率和编码速度之间获得很好的折衷,在一定程度上可以满足无线视频传感器网络的需求。 本文选用ALDVK_270作为硬件实验平台。在分析算法结构的同时,结合嵌入式系统的特点,从算法,内存,高级语言和汇编语言等几个方面提出优化方案,最终在ARM嵌入式平台下实现了面向无线视频传感器网络的低复杂度视频编码算法。测试结果表明,与优化前相比,优化后的编码速度有了很大的提高,对于CIF格式的监控视频序列能够满足实时处理的要求。
上传时间: 2013-07-26
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随着工业技术的不断发展,以及人对安全防范意识的逐渐加强,视频监控系统已经成为人们在生产、生活中必不可少的一个部分。特别是近年来,随着计算机技术的发展、宽带的普及、图像处理技术的提高,视频监控在越来越广泛地渗透到教育、娱乐、医疗、运动等各个领域。视频监测系统已经成为当今可视化领域的一个新的开发热点。许多应用领域对于视频监控系统提出了更高更新的要求,如何经济有效地实现特定环境所需的监控功能,给我们提出了新的课题。 本文设计和实现了基于ARM9和Linux操作系统的嵌入式视频监控系统,实现视频图像的采集、压缩和传输。文章结合嵌入式技术、图像压缩技术和网络技术,设计了一种基于嵌入式的网络视频监控系统。 本文首先研究了视频监控系统的发展现状及今后发展趋势,详细分析了嵌入式监控系统的基本原理和性能要求,提出了系统的设计的总体方案。在硬件设计方面,系统采用三星公司的S3C2410A作为嵌入式处理器,配合外围硬件电路构成嵌入式核心板。系统采用模块化设计方案,将硬件划分为三大模块:主控器与储存器模块;电源时钟复位电路模块;外围接口电路模块。在论文中对各个部分进行了详细的介绍。完成了核心板的硬件设计后,接下来介绍如何构建嵌入式监控系统的软件平台,包括成功的移植Linux操作系统;嵌入式Linux下USB接口摄像头驱动的接口和实现。最后在基于嵌入式Linux系统的平台上完成应用程序的设计,完成视频图像的采集、压缩、传输,这部分主要完成的工作有:如何使用Video4Linux API库函数实现图像采集;如何实现视频流的软件压缩;如何保证视频流数据的实时传输。 本文实现了一种体积小、成本低廉、数字化的监控解决方案。该系统可满足监控系统对数据传输可靠性和实时性的要求,具有广泛的应用价值。
上传时间: 2013-07-10
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