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智能农业养殖物联网专用嵌入式工业平板
   

  嵌入式开发是一个低调的领域。相比Web开发和企业级开发,嵌入式开发这一领域似乎很少在互联网上发出声音。随着智能设备的兴起,智能手环、手表、眼镜、灯泡等产品成为互联网企业的下一个目标,而物联网这一概念再次复苏,嵌入式开发开始引起很多互联网工程师的关注。
  那么,现在的嵌入式开发是怎样的?相比十年前、二十年前有什么发展?“物联网”这一大概念下,应用开发者应从何切入?本次访谈,我们邀请到一位不那么低调的嵌入式开发者,来跟我们分享他对这些问题的看法。
  一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统,其特征在于,包括底层数据采集模块、数据传输与处理模块、终端数据接收显示和存储模块,所述底层数据采集模块连接数据传输与处理模块,所述数据传输与处理模块通过无线传输发送给终端数据接收显示和存储模块;所述底层数据采集模块包括传感器组、调理电路、单片机的A/D采样口,所述传感器组包括溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器,所述溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器均连接调理电路,所述调理电路连接单片机的A/D采样口;所述底层数据采集模块通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输单片机A/D采样口;所述数据传输与处理模块包括单片机、GPRS/GSM通信模块,所述单片机连接GPRS/GSM通信模块用于对数据的处理和传输,并通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器;所述终端数据接收显示和存储模块包括服务器、终端控制模块;所述服务器无线连接终端控制模块用于获得水产养殖监控历史数据,并在终端请求下发送至终端控制模块。
  新型公开了农业大棚嵌入式工业平板自动灌溉系统,包括HMI触摸屏、输入输出板、继电器、电磁阀、接触器、水泵、温度传感器模块、湿度传感器模块,其中HMI触摸屏内置嵌入式操作系统,预装控制软件,输入控制程序后,连接输入输出板,输入输出板上继电器输出端连接到电磁阀和水泵,输入输出板上的模拟量接口连接温度传感器模块和湿度传感器模块,可以实现给定时间参数的定时自动灌溉、设定温度值自动灌溉、设定湿度值自动灌溉。本实用新型集成度高,设计简单,成本低,有利于农业大棚自动灌溉生产方式的推广应用。
  嵌入式智能农业喷灌智能控制系统方案设计 托普物联网认为所谓智能农业喷灌智能控制系统就是不需要人的控制, 系统能自动感测到什么 时候需要灌溉,灌溉多长时间;系统可以自动开启灌溉,也可以自动关闭灌溉;可以实现土壤太干 时增大喷灌量,太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要 实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。 要实现灌溉水量的多与少的调节, 必须要有变频器。
  随着互联网科技的不断进步,尤其是以Zibgee无线技术和移动互联技术的快速发展,使得养殖业的物联网技术体系取得了革命性的突破,朗锐科技集团基于多年积累的嵌入式技术,在养殖物联网行业率先建成了成熟的智能养殖示范区。
  工程院院士,国家物联网标准化专家委员会组长邬贺铨说,希望通过该项目作为试点,带动物联网技术的发展,带动广东物联网产业的发展,将物联网应用到更多的行业中去,为全国物联网发展起一个示范性的作用。
  我国是一个农业大国,农牧业生产是国民生产的重要组成部分,其中养殖业在农牧业生产中有着较大比重,养殖业的发展状况直接关系到千家万户的食品健康及安全。
  养殖业物联网在基础层面上监控畜禽所处环境状况和位置信息,收集温度、风力、湿度、二氧化碳浓度等影响畜禽生长的关键环境指标,根据监测数据进行科学分析和处理,实现养殖业生产在一定程度上的自动化控制和管理,帮助生产者减灾、抗灾和科学饲养,同时能进行灾害预警,进而提高养殖业生产效率和综合效益。
  微嵌公司通过组织研发工程师及科研专家开展技术攻关,在以下关键技术问题上获得了重大突破,保证了养殖物联网系统的可靠性、稳定性和安全性。

  一、嵌入式工业平板传感器设备的稳定性和准确性:
  在养殖业物联网方面,数据的准确性十分重要,对传感器的稳定性和准确性方面提出了更高的要求。
  一方面,在环境恶劣或者出现自然灾害的情况下,传感器如果未能及时采集到数据或者数据出错,系统在自动化管理时便不能做出正确的处理,可能导致重大的经济损失;或者相反会出现错误的预警,从而扰乱正常的生产活动。
  另一方面,如果采集到的数据误差过大,用户获得的数据将与实际情况有较大出入,从而造成用户错误操作,而影响到实际的养殖业生产,使用户蒙受经济损失。
  二、系统的容错性和检错、纠错能力:
  在保证传感设备的稳定性和准确性的前提下,系统同时需具有较强的容错性和检错、纠错能力。
  由于传感设备异常导致采集数据出错或者传输网络问题,数据处理中心获得的数据难免会出现差错,这就要求系统有较强的健壮性,能够在数据出错的情况下能够继续正常运作;同时传感器传递数据的格式需要有良好的设计,加入校验位,使接收端能够检测错误并能够加以纠正。
  我们知道,校验位越长,检错、纠错的能力则越强,但是随着校验位的增加,数据的传输效率则越低,因此如何设计传输数据格式以及针对实际系统确定检错、纠错能力和数据传输效率的平衡点是系统的一个难点。
  三、海量数据的处理、挖掘和分析:
  在养殖业物联网中,有海量的畜牧产品数据。传感器会以一定的周期不断的发送数据,这些数据堆积起来会形成海量的数据。一方面需要解决数据的存储问题,另一方面如何有效的组织这些海量数据,采用何种数据结构来高效的分析、处理数据也是面临的挑战。
  总之,当前中国物联网进入了高速发展时期,依托于物联网的养殖业生产是当下一种新的发展趋势。深蓝宇公司利用物联网实现养殖业生产的自动化控制、预警、减灾、抗灾,极大的提高了养殖业的生产效率,为养殖业的发展发挥了自己的一份力量。
  由于ARM的强大的处理能力与其性能,目前ARM已经被广泛应用于各种嵌入式系统中。
  嵌入式系统被定义为:以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。32位ARM嵌入式处理器具有高性能、低功耗的特性,并且提供了可编程性和可操作性,软件的设计可以独立于硬件,已被广泛应用于消费电子。
  典型的基于ARM嵌入式Linux系统硬件平台一般包括一个以ARM为内核的处理器、存储器和必要的外部接口与设备;其设计要点主要包括:ARM选型、bootloader开发、系统初始化、下载系统映像(操作系统固化)、存储器管理等部分。
  嵌入式工业平板ARM应用软件的开发工具根据功能的不同,分别有编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式实时操作系统、函数库、评估板、JTAG仿真器、在线仿真器等,目前世界上约有四十多家公司提供以上不同类别的产品。
  用户选用ARM处理器开发嵌入式系统时,选择合适的开发工具可以加快开发进度,节省开发成本。因此一套含有编辑软件、编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、工程管理及函数库的集成开发环境(IDE)一般来说是必不可少的,至于嵌入式实时操作系统、评估板等其他开发工具则可以根据应用软件规模和开发计划选用。
  使用集成开发环境开发基于ARM的应用软件,包括编辑、编译、汇编、链接等工作全部在PC机上即可完成,调试工作则需要配合其他的模块或产品方可完成。

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