專利名稱：一種可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于嵌入式和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究領(lǐng)域，更具體地，涉及溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖 等可控環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控服務(wù)器的設(shè)計。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前可控環(huán)境農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究中，往往采用PLC可編程邏輯器件、單片機(jī)、 現(xiàn)場總線等方式來實現(xiàn)對溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測與調(diào)控。但是，這些控制系 統(tǒng)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)模大，成本高，且多數(shù)不具備網(wǎng)絡(luò)功能，無法適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化、工廠 化、集約化發(fā)展的技術(shù)要求。同時，嵌入式技術(shù)以其高性能、低功耗、微型化的特點(diǎn)已成為計算機(jī)和信息領(lǐng)域發(fā) 展最迅速，最熱門的技術(shù)，已廣泛滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)、 文化、藝術(shù)、娛樂業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷嬷?。然而，結(jié)合嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)功能，設(shè) 計開發(fā)溫室和水產(chǎn)養(yǎng)殖可控環(huán)境現(xiàn)場下的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)才剛剛起步，尚未有成熟、實用的產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于充分利用嵌入式的設(shè)計特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢，克服傳統(tǒng)監(jiān)測系 統(tǒng)的缺點(diǎn)與不足，提供一種用于現(xiàn)代溫室和集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖基地的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服 務(wù)器，它可以通過嵌入式微處理器控制外圍設(shè)備，獲取現(xiàn)場的各項環(huán)境參數(shù)，并通過web服 務(wù)器，經(jīng)由Internet，實現(xiàn)在遠(yuǎn)程端對可控環(huán)境現(xiàn)場的動態(tài)、實時監(jiān)測與調(diào)控。為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供了一種可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征 在于，包括中央處理器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存，監(jiān)控環(huán)境現(xiàn)場；外部設(shè)備，與所述中央處理器相連，包括SDRAM，作為存儲器；以太網(wǎng)接口，另一端接入以太網(wǎng)；USB接口，掛載外部存儲設(shè)備和/或攝像頭；RS-232總線，連接接口轉(zhuǎn)換器，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換器連接RS-485總線；數(shù)據(jù)采集模塊，與RS-485總線相連，安放于可控環(huán)境現(xiàn)場；輸入輸出模塊，與RS-485總線相連，安放于可控環(huán)境現(xiàn)場，對可控環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)； 以及遠(yuǎn)程監(jiān)控端，接入以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問所述中央處理器，對可控環(huán)境現(xiàn)場進(jìn) 行監(jiān)控。其中，所述中央處理器為ARM9微處理器。其中，所述ARM9微處理器中移植有嵌入式Web服務(wù)器。其中，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控端具有網(wǎng)絡(luò)接口，可接入Internet。[0018]其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊接有傳感器，來獲取環(huán)境參數(shù)，經(jīng)RS-485和RS-232總線 將參數(shù)送至所述中央處理器。其中，所述接口轉(zhuǎn)換器為RCE2485接口轉(zhuǎn)換器。上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)結(jié)合可控現(xiàn)場的環(huán)境特點(diǎn)，充分利用嵌入式的技術(shù) 優(yōu)勢和Internet互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了對可控環(huán)境的現(xiàn)場測量和遠(yuǎn)程監(jiān)控。服務(wù)器性能穩(wěn)定，設(shè) 置簡單，成本低，操作方便，實用性強(qiáng)，可靠性高，可推廣應(yīng)用至多種不同的可控環(huán)境生產(chǎn)現(xiàn) 場。
圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。結(jié)合圖1，從硬件平臺開發(fā)和軟件設(shè)計兩部分來說明本實用新型的具體實施方式
。在本實施例中，硬件平臺開發(fā)包括1.中央處理器以ARM9微處理器為核心，采用韓國三星公司的S3C2410A，其為一款 基于ARM920T內(nèi)核的32位嵌入式微處理器。2. 32M byte的SDRAM，通過16位數(shù)據(jù)總線與CPU相連。3. USB接口包括一個USB Slave接口和一個USB Host接口，分別連接CMOS攝像頭 和U盤存儲設(shè)備。4. 3個三線串口，均從CPU S3C2410A內(nèi)部直接引出，電平為TTL電平，并通過 Max3232CSE芯片把其轉(zhuǎn)為RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平。5.使用16位系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線和部分地址總線以及控制線，利用CS8900芯片擴(kuò)展一 個IOM以太網(wǎng)接口。6. JTAG接口，引出S3C2410A內(nèi)部全部的JTAG引腳，以方便系統(tǒng)和程序的下載、調(diào)
試ο7.中央處理器采用3. 3V直流電源輸入。8.數(shù)據(jù)采集模塊和輸入輸出模塊包括智能溫度傳感器、4路差分A/D轉(zhuǎn)換模塊 (即濕度傳感器)、智能光照傳感器、CO2濃度測量、PH值測定、溶解氧含量測定以及開關(guān)量 輸入、輸出模塊。應(yīng)用中可根據(jù)工作環(huán)境現(xiàn)場的具體需要進(jìn)行配置。在溫室生產(chǎn)中主要觀測 溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)，在集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖中則主要獲取水溫、PH值、 溶解氧等參數(shù)。同時，可配備空調(diào)、燈光等輸入輸出模塊。9.遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)為普通PC機(jī)，具有網(wǎng)絡(luò)接口，可連入Internet，并裝有IE等瀏 覽器軟件。軟件設(shè)計包括1.建立主機(jī)開發(fā)環(huán)境。在普通PC機(jī)上安裝Linux操作系統(tǒng)，并建立ARM-Linux開 發(fā)環(huán)境，包括安裝交叉編譯器、內(nèi)核源代碼、busybox以及文件系統(tǒng)制作工具等。2. ARM處理器系統(tǒng)環(huán)境配置。給ARM處理器安裝嵌入式Linux系統(tǒng)，包括使用JTAG 工具燒寫bootloader/vivi，使用vivi進(jìn)行分區(qū)，利用USB下載內(nèi)核和文件系統(tǒng)映象文件。3.串口讀寫，數(shù)據(jù)處理與保存，視頻圖像截取等應(yīng)用程序在PC主機(jī)開發(fā)環(huán)境下編寫，并經(jīng)過交叉編譯后通過USB或網(wǎng)絡(luò)下載的方式移植入ARM處理器。4.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置。為ARM處理器移植嵌入式Web服務(wù)器(boa)，并通過修改 其配置文件設(shè)置服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)和IP地址。5.遠(yuǎn)程控制頁面設(shè)計。使用CGI編寫生成動態(tài)Web網(wǎng)頁，同時結(jié)合AJAX技術(shù)實現(xiàn) 自動局部刷新，從而在遠(yuǎn)程端為用戶提供一個可視化的、易于操作的人機(jī)交互窗口。利用本實用新型設(shè)計的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，根據(jù)本實施方式中硬件平臺 開發(fā)和軟件設(shè)計，在系統(tǒng)啟動后，數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)ARM9微處理器的程序設(shè)定，以固定時 間間隔經(jīng)傳感器采集所需的各項環(huán)境參數(shù)，并經(jīng)由串行線路RS-485和RS-232總線送至中 央處理器；數(shù)據(jù)處理后以固定格式保存于U盤固定目錄下的固定文件中；攝像頭隨系統(tǒng)的 啟動而啟動，實時監(jiān)測現(xiàn)場；插入網(wǎng)線后，系統(tǒng)以預(yù)設(shè)的固定IP接進(jìn)Internet，成為網(wǎng)絡(luò)上 監(jiān)測可控現(xiàn)場的嵌入式服務(wù)器；在遠(yuǎn)程計算機(jī)端，通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器登陸服務(wù)器IP地址后， 可進(jìn)入預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面，在其中觀測現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)、工作視頻影像，或進(jìn)行圖像截取， 對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行輸出控制等操作。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改 進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，包括中央處理器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存，監(jiān)控環(huán)境現(xiàn)場；外部設(shè)備，與所述中央處理器相連，包括SDRAM，作為存儲器；以太網(wǎng)接口，另一端接入以太網(wǎng)；USB接口，掛載外部存儲設(shè)備和/或攝像頭；RS 232總線，連接接口轉(zhuǎn)換器，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換器連接RS 485總線；數(shù)據(jù)采集模塊，與RS 485總線相連，安放于可控環(huán)境現(xiàn)場；輸入輸出模塊，與RS 485總線相連，安放于可控環(huán)境現(xiàn)場，對可控環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)；以及遠(yuǎn)程監(jiān)控端，接入以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問所述中央處理器，對可控環(huán)境現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。
2.如權(quán)利要求1所述的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，所述中央處理器為 ARM9微處理器。
3.如權(quán)利要求2所述的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，所述ARM9微處理器 中移植有嵌入式Web服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求1所述的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控端具 有網(wǎng)絡(luò)接口，可接入Internet。
5.如權(quán)利要求1所述的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊 接有傳感器，來獲取環(huán)境參數(shù)，經(jīng)RS-485和RS-232總線將參數(shù)送至所述中央處理器。
6.如權(quán)利要求1所述的可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，其特征在于，所述接口轉(zhuǎn)換器為 RCE2485接口轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實用新型公開了一種可控環(huán)境現(xiàn)場嵌入式服務(wù)器，包括中央處理器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存，監(jiān)控環(huán)境現(xiàn)場；與中央處理器相連的外部設(shè)備，包括存儲器SDRAM；另一端接入以太網(wǎng)的以太網(wǎng)接口；掛載外部存儲設(shè)備和/或攝像頭的USB接口；以及經(jīng)一接口轉(zhuǎn)換器連接RS-485總線的RS-232總線；數(shù)據(jù)采集模塊和輸入輸出模塊，分別與RS-485總線相連，安放于可控環(huán)境現(xiàn)場；以及遠(yuǎn)程監(jiān)控端，接入以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問所述中央處理器，對可控環(huán)境現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。本實用新型成本低，操作方便，可靠性強(qiáng)，大大提高了現(xiàn)代溫室和集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率與自動化程度，并可推廣應(yīng)用至多種不同的可控環(huán)境生產(chǎn)現(xiàn)場。
文檔編號G05B19/418GK201654513SQ200920246289
公開日2010年11月24日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者萬傳飛, 劉濤, 姜國權(quán), 杜尚豐, 竇楠, 陳家敏 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)