基于Android的嵌入式温室环境监测网关系统的设计与实现

发布时间：2020-04-06 12:24

【摘要】：温室在现代农业发展的过程中起着重要的作用,它能够减少外界环境对作物的影响,创造出适宜作物生长的环境,提高作物的品质与产量。随着信息技术的不断发展,无线传感技术被广泛应用于温室环境监测领域。通过传感器获取温室环境信息,然后将信息通过无线网络发送出去,可以实现温室环境的远程实时监测,促进现代农业向数字化、网络化以及智能化的方向发展。传统的温室网关存在数据可视化程度不高、跨平台访问能力差并且现场可交互性较低等问题,无法满足现代化温室的发展要求。基于此,本文设计了一种基于Android的嵌入式温室环境监测网关,主要研究内容如下:(1)温室监测网关系统总体设计。在对系统的功能和性能需求进行分析后,选取ARM处理器作为硬件开发平台,嵌入式Android系统作为软件开发平台。基于层次化的设计思想,设计了数据采集层、数据处理与转发层以及应用层三层系统架构。(2)温室监测网关系统的硬件电路设计。网关硬件以三星公司Exynos4412处理器为核心,为了获取温室环境参数,设计了ZigBee协调器接口电路来汇聚ZigBee传感器采集的数据;为了保证系统能够安全运行,设计了GPRS接口电路发送温室警报信息;为了扩展系统的功能,设计了USB接口电路来连接摄像头等外设;为了实现远程监测,设计了以太网接口电路让网关具备远程接入能力;为了实现本地交互,设计了LCD接口电路支持用户现场操作。(3)温室监测网关系统的软件设计。系统的软件分为三大部分:数据处理与转发程序、客户端应用程序和嵌入式Web服务器程序。数据处理与转发程序是网关软件的核心,能够自动识别解析并转发经过网关的数据,屏蔽了底层不同硬件接口之间的差异,为访问温室环境数据提供了统一的接口。客户端应用程序采用C/S架构,在Android系统上开发,主要包含多用户管理及登录、实时数据采集、历史数据查看、视频监测、节点状态查看、网关参数设置、报警信息等功能,实现了多用户对温室环境的实时监测。嵌入式Web服务器基于B/S架构开发,前端采用JavaScript和HTML进行设计,后端使用PHP语言来开发,为用户提供了跨平台温室监测服务,提高了整个系统的适用性。(4)温室监测网关系统测试。分别在Android手机和Web浏览器上测试了系统的各项功能,并对网关丢包率、响应时间、并发性以及视频帧率进行了测试,验证系统能否满足设计和使用要求。测试结果表明,该网关系统能够实现多用户远程实时监测,可以对传感器的状态进行监测,数据可视化程度高,安全预警能力强,具有良好的现场交互能力。整个系统运行稳定可靠,功能和性能满足设计要求,可以对温室的环境进行有效的监测,具有一定的应用价值。
【图文】：

技术路线图,网关接口,温室环境,并发性

系统软件包含三大部分，数 Web 服务器程序。数据处理与转发程序服务器和应用程序获取温室数据提供了层采用 Java 语言开发，，相当于 C/S 架查看温室环境数据。Web服务器通过本地用网关接口）程序将数据传递给 Web 浏过 http 协议将请求的数据发送给浏览器。测试。分别在 Android 手机和 Web 浏览并对网关丢包率、响应时间、并发性以及稳定地运行。究工作沿用如图 2-1 所示的技术路线。提出需求

系统架构,网关

Android 是谷歌公司基于 Linux 平台开发的一款应用于移动设备的开源操统[40]，该系统采用分层的系统架构，自底向上依次为 Linux 内核层、系统运层、应用程序框架层以及应用程序层。嵌入式 Android 系统在 Android 系统的上进行适当裁剪，对系统的功能进行定制，完成嵌入式硬件所要求的功能。其良好的 UI 设计和简单舒适的用户交互体验，嵌入式 Android 在智能家居、控制、医疗电子、工业控制等领域的应用越来越广泛。温室环境监测网关系统不仅要求能够远程采集、处理并发送温室环境数还要具备良好的用户现场交互能力。用户不仅可以通过远程客户端对温室进测，还可以在本地获取温室的环境信息。因此整个网关系统要求功能强大、观、运行稳定、支持网络传输以及可交互性强。综合以上要求，采用嵌入式 An作为温室监测网关的操作系统是十分合适的。3.2.2 系统框架设计根据温室环境网关系统的需求，设计了如图 3-1 所示的三层架构。应用层
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;TP316

【参考文献】