基于嵌入式Web服务的智能化粮情监控系统的研究与应用

朱楠

摘 要：该智能化粮情监控系統的核心模块主要采用S3C2440微处理器和嵌入式boa网络服务器的方法开发。该系统能够实现大型粮仓内部环境监控的自动化和远端控制功能。

关键词：微处理器；嵌入式boa；粮情监控系统；数据库

中图分类号： TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

引言

粮食的生产和储备是关系民生的非常重要的内容。将嵌入式技术应用到粮情监控系统，可以有效的提高国家的相关部门对粮食的生产和储备情况掌握的可靠性，同时也提高了粮食管理的智能化程度[1]。本文设计的粮情监控系统就是将Web服务嵌入其中，从而更有效的提高粮食管理的智能化程度。

1 系统结构

采集终端，集中器单元，接入互联网的pc机三部分构成了本文所说的智能化粮情监控系统，其系统结构框图如图1所示。315MHz的无线通信是采集终端的核心部分，其主要功能是路由选择，自组网，将采集信息自动上传等。系统采集部分主要完成粮食采集仓库中有关温度、湿度、病虫害、水分等数据信息，管理人员可以根据采集上来的相关数据值控制粮仓的存储环境。集中器单元连接终端采集设备和后台具有互联网功能的pc控制设备，采集终端传送过来的节点数据信息也能通过集中器单元存储到SQLite3数据库中。无线传递是集中器单元与采集中设备之间所采用的数据传递方式。远距离监控是由集中器单元设备与负责粮仓数据查看和发送控制数据到粮仓终端节点通过互联网通信完成。处理器S3C2440作为集中器单元设备中的主要部件，同时包含Linux操作系统，嵌入式web服务器、嵌入式Sqlite3数据库软件。远端pc后台的监控功能主要依靠嵌入[2]。管理人员通过具有互联网功能的pc机登录到移植有嵌入式web功能的集中器单元，并在系统的控制页面中输入集中器单元的ip地址即可实现对智能化粮情监控系统终端设备的控制操作。

2 系统硬件设计

集中器单元硬件和采集终端硬件构成本文所讲的智能化粮情监控系统的硬件设计部分。

2.1 集中器单元硬件设计

控制采集终端模块，Web的各项功能，将采集数据存储至数据库等功能主要通过集中器单元的开发模块实现[3]。数据的收发以及各种消息的控制交换都是由无线通信模块完成[4]。集中器单元的功能主要有以下几点：

（1） 采用 Samsung S3C2440A为微处理器，并采用专业稳定的CPU内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性；

（2） Samsung S3C2440A最高主频可到达533MHz，程序处理速度快；

（3） 具有100M以太网RJ-45接口（采用DM9000网络芯片），支持互联网通信；

（4） 具有SPI接口，能够完成无线传输；

（5） 支持Linux操作系统。

2.2 采集终端硬件设计

采集终端硬件设计中的处理单元主要使用TI公司生产的16位低功耗单片机MSP430413，使用Dallas公司的温度传感器DS18B20及Sensirion公司的湿度传感器SHT11和水分传感器FDS100。TI公司的CC1100射频芯片被用于该设计的无线通信部分。接受发送数据是在无线模块中通过无线通信完成，即在CC1100模块中完成；实际环境中得到的物理数据通过传感器转变成数字数据，以上内容全部在处理器中完成。

3 系统软件设计

集中器单元与采集终端的软件设计是整个系统软件设计的两个主要部分[5]。Linux操作系统、嵌入式web服务器boa、嵌入式数据库Sqlite3的使用和web网页与CGI接口程序的设计是集中器单元的软件设计的主要内容。传感器节点数据采集、处理，收发CC1100模块数据等功能主要采用C语言编写由数据采集终端软件完成。

3.1 集中器软件设计实现

该粮情监控系统采用Linux操作系统，将Linux文件放置在对应的硬件设备上，在交叉编译之后，产生内核镜像文件用于下载，同时设置合适硬件设备使用的Boot loader及方便文件管理的嵌入式文件系统，在硬件设备的Nand flash中按一定顺序把以上内容下载好。另外，在本嵌入式系统中使用运行速度快且代码量小的Boa服务器。存储数据采用嵌入式数据库Sqlite3。

用于web服务的web页面和CGI程序是集中器部分的软件设计的主要部分，第一步，完成用户与web服务器交互界面的设计是通过建立web页面文档和表单项实现的。接下来，用户在Web页面填写的表单数据通过CGI应用程序获取，硬件所能执行的相应操作也通过以上表单数据控制，从而获得其他模块中的无线数据，存放在Sqlite3数据库中的无线数据是通过在CGI程序中的Sqlite3提供的操作数据库的API接口完成的，用户通过浏览器到web页面查看最终的数据结果。

3.2 采集终端软件设计实现

传感器数据采集模块和无线数据传输模块程序，以及用于处理数据命令的主程序模块这三部分是采集终端软件设计的主要内容。采集终端初始为休眠状态，传感器数据在一定时间间隔之后通过定时器采集，集中器单元模块可以储存以上数据，唤醒指令可以唤醒处于睡眠状态的无线模块，本机数据的处理，包括控制命令及读取数据等操作都需要通过该无线模块发送数据的ID号来判断，反之如果为非本机数据就会被丢弃。采集终端软件设计流程如图3所示。

4 结语

可靠性高、操作性强、数据准确是该粮情监控系统的特点，该系统通过采用嵌入式boa服务器和嵌入式Sqlite3数据库软件等方式有效的实现了大型粮仓内部环境监控的自动化和远端控制功能。

参考文献

[1] 朱群峰，黄磊等.基于DS18B20的单总线多路温度采集系统[J].仪表技术，2008，（12）：29～30.

[2] 张小川.Modbus设备嵌入式网页控制方法的研究与实现[J].科技风，2014，（20）：26～27.

[3] 李浩峰. 嵌入式WEB服务器的设计与实现研究[J]. 河南科技，2015， （21）：2.

[4] 孙辉，陆松年，杨树堂.基于Linux和S3C2410的嵌入式Web server的研究与实现[J].计算机应用与软件，2007，24（2）：134～136.

[5] 徐晓峰，李临生，闫庆森.ARM11和Linux在网络视频实时监控系统中的应用[J].云南民族大学学报，2013，22（5）：364～368.