基于myRIO的远程无线温度监控系统设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

我国在从传统农业大国向农业强国的发展过程中,智能养殖将发挥重要的作用。如果能够实现对养殖场的温度的实时监控,对异常环境进行及时处理,就能改善畜群的生存环境,提高其对疾病的抵抗力,为养殖户节省用药成本,提高经济效益。考虑到我国的养殖业以中小规模为主,难以承担现金全自动养殖的高额投入,因此有必要设计一套适用于中小规模养殖的远程无线温度监控系统。本课题从实际工程应用中提取,涉及机械、控制等知识,通过本课题的设计,能使得学生综合应用四年所学机电一体化知识,锻炼学生运用所学知识的能力,为今后从事相关工作打好基础。

本系统的设计结合当代养殖业的发展趋势以及无线网络的应用现状,将myRIO应用于远程无线温度监控。Wifi技术连接方便,有效传输范围广,能降低布线难度,能克服恶劣的环境。系统具有自我温度调节的远程温度控制功能,从而有效避免养殖场温度异常情况,改善畜群的生存环境,提高质量。远程无线温度监控系统还能应用于植物培育、胚胎孵化、食品储藏等方面的温度数据采集和监控,具有广大的应用前景。

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2. 国内外研究现状分析

远程无线温度监控系统是近年来发展起来的一种新型温度监控方式。随着我国制造业的发展,嵌入式系统已经成为制造业的核心技术,目前,围绕嵌入式系统展开研究和开发已成为计算机软硬件技术发展最活跃的方向之一。嵌入式Internet远程监控技术的研究是工程控制领域的一个热点,也是一个富有挑战性的课题。在当今社会中,人们使用嵌入式计算机系统的情况越来越多,例如手机、数码相机、智能空调、数字电视机等等,并且在未来社会,人们可以不接触计算机,但是不接触嵌入式系统的情况是不存在的。嵌入式系统可能存在于生活的各个角落,个人家庭可能就是通过一个嵌入式系统的控制中心,管理家电来控制家庭和外界网络的连接,让人们的生活更为方便。有一种说法,如果以公元2000年作为科技史的一个分水岭,那么公元2000年之前则被称为前PC时代,而公元2000年之后则被称为后PC时代。嵌入式系统正式因为提供了一种灵活、高效和高性价比的解决方案,并伴随信息技术与网络技术的高速发展,被广泛地应用于科学研究、工程设计、军事技术以及文艺商业等方方面面,称为后PC时代IT领域发展的主力军。

20世纪70年代,伴随着世界上第一款商用微处理器Intel4004的诞生,计算机发生了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点,迅速走出机房。鉴于其高速数值解算能力和表现出的智能化水平,控制专业人士将微型机嵌入到了一个对象体系中,以实现对象体系的智能化控制。例如,将微型计算机经电气加固、机械加固,并配置各种外围接口电路,安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来,计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能,实现了对象体系的智能化控制,变成了嵌入式计算机系统。在国外,从80年代早期开始,嵌入式系统的程序员开始用商业级的操作系统编写嵌入式应用软件,这使得可以获取更短的开发周期,更低的开发资金和更高的开发效率,嵌入式系统真正出现了。确切地说,这个时候的操作系统是一个实时核,这个实时核包含了许多传统操作系统的特征,包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。其中比较著名的有Ready System公司的VRTX、IntegratedSystem Incorporation(ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。

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3. 研究的基本内容与计划

基于myRIO的远程无线监控系统主要实现以下功能:通过滑动变阻器控制将被测设备温度由电压表转换成数字信号,再通过无线发射接收模块传递至ipad,通过微处理器将采集到的温度信息,通过通讯模块上传到一台计算机。将多个传感电子标签分布在电压表的周围,在有效的通讯范围内可以随意添加、删除移动测温终端。控制中心计算机软件实时监控每个点温度的变化,温度监测计算机从测温通讯终端采集各监测点的运行温度数据,在数据库中作长期保存,实时显示监测点的温度变化曲线,并进行分析,一旦发现温度过热、或急剧升温到设置报警温度立即报警,实现足不出户掌握整个系统的发热状况。

课题计划安排:

(1)第1周-第2周 熟悉设计课题、查阅资料,填写开题报告和文献综述。

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4. 研究创新点

通过对国内外研究现状的分析,本论文将在前人研究的基础上,参与导师和研究生学长学姐的课题研究,掌握课题研究方法及经验,熟悉并掌握有关知识的运用。

随着微电子技术和集成电路工艺技术的不断发展和集成度的大幅度提高,将整个嵌入式系统集成在单一芯片上,即片上系统(SoC)已逐渐得到实现。

相较通用处理器而言,SoC简化了系统工作的复杂性以及芯片对外引脚数,同时可以大大提高专用设备的灵活性和扩展空间。

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