可重构嵌入式CPU平台JAVA开发及其在农业物联网中的应用

发布时间：2020-02-26 00:21

【摘要】：由于近期我国食品安全问题频现,目前社会和国家给予了越来越多的重视,也加强了一系列管控措施,除了对相关事故严肃查处之外,也从生产和运输方面不断引入新的技术手段进行监管,力争在源头和流通环节保障食品安全。农业物联网的建立和推广即是对农业生产加工方面的一种有效的监控手段,它的覆盖面广,成本低廉,可以无人干预地对农业生产和加工等环节进行管控,保障农产品质量和安全。在农业与其所在的自然环境彼此相互作用的系统中,气象和环境是起主导作用的因素,在很大程度上制约着农产品产量、质量。传统的农业综合信息主要依靠人工方式,在现场定点定期获取相关信息并逐层上报至决策部门,耗费许多人力、物力和时间,而且容易出错。农业物联网中的现场信息传感技术是指通过物理、化学等技术观察测试农业环境的物理、化学参数变化,为农业生产的关键决策提供可靠而及时的数据来源。基于传感器和嵌入式技术的农业综合信息自动采集是现代化农业的必要手段,涵盖了农业信息的各个方面,它不受地域限制,在实时性和自动化方面有传统农业综合信息观测不可比拟的优势。本文设计并开发了一套用于农业物联网中农业综合信息监测的感知控制系统。系统由智能感知控制器、数据处理服务程序和WEB服务程序三部分组成,用户可通过WEB界面实现对农业现场综合信息的实时监测和对传感器的远程控制。另外,本文提出了用于农业物联网中的一个通用通信和控制模型——C/S/S(客户端／服务器／传感器)模型。并且基于该模型,设计了控制字和上述软硬件系统。本文在数据采集节点的设计中采用了低功耗、可重构CPU平台——FC3180,实现了农业现场综合信息的自动采集和移动无线传输,该平台针对嵌入式JAVA进行了硬件优化。近年来,JAVA因其高开发效率和高安全性的独特优势在逐渐在嵌入式领域中担任越来越重要的位置。JAVA ME平台的推出使得嵌入式JAVA有了一个比较通用的标准,绝大部分嵌入式JAVA平台都是根据JAVA ME改写的。同时为了解决JAVA应用于嵌入式系统的执行速度问题,各大嵌入式平台厂家提供了多种优化方案,软件方面包括JAVA编译器的优化等,硬件方面主要是设计JAVA处理器,免除了把JAVA字节码转换为机器码的工作。本文对数据采集节点的CIMSYS嵌入式平台的JAVA执行速度进行基准测试,分析了软硬件的优化对JAVA程序执行效率的影响,测试结果表明该平台达到农业综合信息监测的感知控制系统的要求,符合设计思想。
【图文】：

物品,事物,联网环境,网络作用

逑物联网观念将传统的连接从＂无论何时无论何地无论何人＂转变到了邋＂无论何时无论何地逡逑无论何物＂，如图２－１所示。一旦这些物品被加入到网络中，它们很可能为人类的经济、环境逡逑和健康提供更多更智能的服务。逡逑图２－２给出了物联网生态系统结构的概览。＂物＂被贴上标签，，通过扫描仪识别之后其相逡逑关的位置信息将被传递。同样，带有传感器的网络连接的＂物＂变得越来越小，先后进入人类逡逑的日常生活。而传感器和执行器网络作用于当层的环境么中，并向更高一层的服务传递状态和逡逑事件信息。智能设备感知事物的活动和状态，并将其连接到物联网中。用于应用和服务开发的逡逑中间件和框架，Ｗ及从事物收到的数据，都存在于云端。它们在云端提供补充情报，从而使物逡逑联网环境获得更好的服务。逡逑根据预测，几乎所有的东西都将被连接到网络中。甚至人们可Ｗ对单件物品进行追踪，向逡逑更高层的服务提供它的状况和位置的实时信息。在这种情况下，物联网的规模将会十分巨大，逡逑它连接了数十亿的事物

架构图,架构

逑物联网观念将传统的连接从＂无论何时无论何地无论何人＂转变到了邋＂无论何时无论何地逡逑无论何物＂，如图２－１所示。一旦这些物品被加入到网络中，它们很可能为人类的经济、环境逡逑和健康提供更多更智能的服务。逡逑图２－２给出了物联网生态系统结构的概览。＂物＂被贴上标签，通过扫描仪识别之后其相逡逑关的位置信息将被传递。同样，带有传感器的网络连接的＂物＂变得越来越小，先后进入人类逡逑的日常生活。而传感器和执行器网络作用于当层的环境么中，并向更高一层的服务传递状态和逡逑事件信息。智能设备感知事物的活动和状态，并将其连接到物联网中。用于应用和服务开发的逡逑中间件和框架，Ｗ及从事物收到的数据，都存在于云端。它们在云端提供补充情报，从而使物逡逑联网环境获得更好的服务。逡逑根据预测，几乎所有的东西都将被连接到网络中。甚至人们可Ｗ对单件物品进行追踪，向逡逑更高层的服务提供它的状况和位置的实时信息。在这种情况下，物联网的规模将会十分巨大，逡逑它连接了数十亿的事物
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S126;TN929.5;TP391.44

【参考文献】