基于嵌入式Linux的建筑能耗数据采集器应用研究

发布时间：2017-07-26 05:03

  本文关键词：基于嵌入式Linux的建筑能耗数据采集器应用研究

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【摘要】：随着我国城市化的不断推进,常规能源消费巨大日益短缺,降低能源的消耗浪费已经成为如今经济发展和社会文明的迫切需求。由于我国建筑业的飞速成长,建筑产生的能耗占总能耗的比例日益加剧,在控制建筑能耗方面存在着巨大的节能空间。要实现建筑节能的首要条件就是掌握建筑能耗情况,建立公共建筑的能耗监测系统就非常有必要了,它能够促进我们对建筑能耗做出准确客观的评价,有利于拟定合适的节能标准。而目前能耗监测系统存在着基础能耗采集数据不准确、运行不稳定等问题,并且在某些方面上阻碍了节能技术的应用。文章针对能耗数据采集不准确等问题,设计了一套基于嵌入式Linux操作系统的建筑能耗数据采集器。首先文章阐述了建筑能耗的背景以及国内外的研究现状,给出了课题研究的主要内容。然后根据数据采集器的功能需求对数据采集器进行了总体方案设计,并在此基础上介绍了嵌入式系统。该建筑能耗数据采集器由硬件和软件两部分组成。整个硬件设计分为主控模块和外围电路模块两大部分。主控模块选取AT91SAM9260作为嵌入式处理器,外围电路模块有电源模块电路、复位电路、通信接口电路、TF卡数据储存电路和基于网络接口芯片DM9000的网络接口电路,设计的硬件系统既满足了数据采集器的各种功能,又保证了设备的稳定性和准确性。其次软件方面,构建了以嵌入式Linux操作系统为平台,包括建立交叉编译环境、建立引导加载程序、Linux系统的剪裁与移植和文件系统的创建,实现了嵌入式Linux操作系统对数据采集硬件的管理。之后对应用程序进行了设计,包括了运用嵌入式服务器的配置模块实现基于Web方式的网络相关参数配置、通过485接口通信的数据采集模块实现基础能耗数据采集、借助嵌入式SQLite数据库实现数据集中处理存储和基于TCP/IP协议的数据上传模块实现与能耗数据中心通过XML格式的数据包完成通信,使数据采集器能够正常运行。本文中的嵌入式建筑能耗数据采集器采用了开放的接口、通用的协议和标准的Linux操作系统,使采集器具有了运行稳定和良好的可扩展性。建筑能耗数据采集器的研究可以给面向其他领域数据采集器的研究一定的参考价值。
【关键词】：建筑能耗数据采集器 AT91SAM9260 嵌入式Linux 嵌入式服务器 SQLite
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TP316.81
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 基于嵌入式数据采集系统的研究现状11
• 1.2.2 建筑能耗监测系统的发展动态11-12
• 1.3 课题研究的主要内容12-14
• 第2章 数据采集器总体设计方案及相关技术14-18
• 2.1 数据采集器总体设计方案14-15
• 2.1.1 建筑能耗数据采集器功能需求14
• 2.1.2 建筑能耗数据采集器总体设计14-15
• 2.2 嵌入式系统技术15-17
• 2.2.1 嵌入式系统定义及特点15-16
• 2.2.2 嵌入式操作系统16
• 2.2.3 嵌入式Linux系统16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第3章 建筑能耗数据采集器的硬件设计18-26
• 3.1 数据采集器的硬件总体结构18
• 3.2 核心板介绍18-20
• 3.2.1 主控制器18-19
• 3.2.2 数据暂存电路19-20
• 3.3 外围电路的设计20-25
• 3.3.1 电源模块20-21
• 3.3.2 复位电路21-22
• 3.3.3 通信接口电路设计22-23
• 3.3.4 TF卡数据储存电路设计23-24
• 3.3.5 网络通信电路设计24-25
• 3.4 本章小结25-26
• 第4章 嵌入式Linux系统软件平台的搭建26-36
• 4.1 建立交叉编译环境26-28
• 4.1.1 VMware Workstation的安装26-27
• 4.1.2 Ubuntu的安装27
• 4.1.3 交叉编译器的安装27-28
• 4.2 建立引导加载程序28-30
• 4.2.1 Bootloader介绍28-29
• 4.2.2 U-boot移植29-30
• 4.3 Linux系统内核的移植30-32
• 4.3.1 Linux内核组成及其目录结构30-31
• 4.3.2 Linux内核的配置和编译31-32
• 4.4 文件系统的创建32-35
• 4.4.1 根文件系统介绍32-33
• 4.4.2 根文件系统的构建33-34
• 4.4.3 根文件系统镜像的制作34-35
• 4.5 本章小结35-36
• 第5章 建筑能耗数据采集器的软件设计与实现36-64
• 5.1 数据采集器软件的总体设计36-37
• 5.2 配置模块的设计37-42
• 5.2.1 嵌入式Boa服务器37-38
• 5.2.2 Boa的配置与移植38-39
• 5.2.3 CGI39-40
• 5.2.4 CGI程序设计40-41
• 5.2.5 网页配置界面的设计41-42
• 5.3 数据采集模块的设计42-47
• 5.3.1 能耗计量表和数据采集通信协议42-44
• 5.3.2 数据采集软件程序设计44-47
• 5.4 数据处理存储模块的设计47-52
• 5.4.1 嵌入式数据库简介47-48
• 5.4.2 SQLite嵌入式数据库概况48
• 5.4.3 SQLite的编译48-49
• 5.4.4 SQLite的设计49-50
• 5.4.5 SQLite的实现50-52
• 5.5 数据上传模块的设计52-61
• 5.5.1 网络通信协议52-53
• 5.5.2 网络通信的设计53-55
• 5.5.3 XML55-56
• 5.5.4 XML数据格式56-58
• 5.5.5 能耗数据编码规则58-59
• 5.5.6 XML加密59-61
• 5.6 数据采集器软件的实现61-63
• 5.7 本章小结63-64
• 第6章 总结与展望64-65
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况70

【参考文献】

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本文编号：574782