專(zhuān)利名稱(chēng)：原野服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
原野服務(wù)器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種原野服務(wù)器，屬于數(shù)據(jù)信息采集裝置。
技術(shù)背景[0002]對(duì)原野環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要采集原野上的各種數(shù)據(jù)信息，最初始的方式是采用 人工監(jiān)測(cè)，人工監(jiān)測(cè)需要在原野上布線，施工量大，并且獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性低； 以衛(wèi)星遙感為主對(duì)原野環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式，又受到云層分辨率等限制。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型為了解決原野環(huán)境監(jiān)測(cè)采用人工監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性低的問(wèn) 題，提供一種原野服務(wù)器。[0004]本實(shí)用新型包括主控模塊、片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊、外部存儲(chǔ)控制器、程序存 儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行輸入端口、無(wú)線傳感器控制器、以太網(wǎng)端口、無(wú)線AP和開(kāi)關(guān)量 輸入模塊，[0005]主控模塊的控制輸入輸出端連接片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊的控制輸出輸入端，主 控模塊的存儲(chǔ)輸入輸出端連接外部存儲(chǔ)控制器的第一輸出輸入端，外部存儲(chǔ)控制器的第 二輸出輸入端連接程序存儲(chǔ)器的輸入輸出端，外部存儲(chǔ)控制器的第三輸出輸入端連接數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器的輸入輸出端；[0006]片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行控制，串行輸入端口、以太網(wǎng)端口和開(kāi) 關(guān)量輸入模塊分別掛接在數(shù)據(jù)總線上，串行輸入端口的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線傳感器 控制器的輸出輸入端，以太網(wǎng)端口的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線AP的輸出輸入端。[0007]它還包括備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊，備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊掛接在數(shù)據(jù)總線上。[0008]它還包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、模擬量輸入模塊和傳感器，A/D轉(zhuǎn)換模塊掛接在數(shù)據(jù) 總線上，A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接模擬量輸入模塊的輸出端，模擬量輸入模塊的 輸入端連接傳感器的輸出端。[0009]它還包括USB端口，USB端口掛接在數(shù)據(jù)總線上。[0010]它還包括串口輸入模塊，串口輸入模塊掛接在數(shù)據(jù)總線上。[0011]它還包括溫度傳感器、濕度傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器，所述串口輸入模塊為三 個(gè)，溫度傳感器的輸出端連接第一個(gè)串口輸入模塊的輸入端，濕度傳感器的輸出端連接 第二個(gè)串口輸入模塊的輸入端，風(fēng)速風(fēng)向傳感器的輸出端連接第三個(gè)串口輸入模塊的輸 入端。[0012]所述主控模塊采用AT91RM9200。[0013]所述A/D轉(zhuǎn)換模塊、模擬量輸入模塊和傳感器可相對(duì)應(yīng)的設(shè)置多路；所述開(kāi)關(guān) 量輸入模塊、備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊和串口輸入模塊可分別設(shè)置多路。[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型能夠提高采集數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量；它實(shí)現(xiàn)了 在低功耗的前提下，增大傳輸距離；它實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)向應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，即提出了一種基于嵌入式和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的原野服務(wù)器。本實(shí)用新型采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，能 夠保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，它協(xié)調(diào)多源數(shù)據(jù)，充分綜合運(yùn)用信息，提高了參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性， 減少了數(shù)據(jù)采集傳輸服務(wù)器的存儲(chǔ)要求，降低了設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求。


[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
[0016]具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括主控模塊1、 片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊2、外部存儲(chǔ)控制器3、程序存儲(chǔ)器4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5、串行輸入端 口 6、無(wú)線傳感器控制器7、以太網(wǎng)端口 8、無(wú)線AP9和開(kāi)關(guān)量輸入模塊10，[0017]主控模塊1的控制輸入輸出端連接片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊2的控制輸出輸入端， 主控模塊1的存儲(chǔ)輸入輸出端連接外部存儲(chǔ)控制器3的第一輸出輸入端，外部存儲(chǔ)控制器 3的第二輸出輸入端連接程序存儲(chǔ)器4的輸入輸出端，外部存儲(chǔ)控制器3的第三輸出輸入 端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5的輸入輸出端；[0018]片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊2對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行控制，串行輸入端口 6、以太網(wǎng)端口 8 和開(kāi)關(guān)量輸入模塊10分別掛接在數(shù)據(jù)總線上，串行輸入端口 6的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú) 線傳感器控制器7的輸出輸入端，以太網(wǎng)端口 8的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線AP9的輸出輸 入端。[0019]本實(shí)施方式中開(kāi)關(guān)量輸入模塊10可設(shè)置多路，用于實(shí)現(xiàn)多路開(kāi)關(guān)量的輸入。[0020]具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的 不同之處在于它還包括備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊11，備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊11掛接在數(shù)據(jù) 總線上。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。[0021]本實(shí)施方式中備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊11可設(shè)置多路，用于實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的傳 輸。[0022]具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的 不同之處在于它還包括A/D轉(zhuǎn)換模塊12、模擬量輸入模塊13和傳感器14，A/D轉(zhuǎn)換模 塊12掛接在數(shù)據(jù)總線上，A/D轉(zhuǎn)換模塊12的數(shù)據(jù)輸入端連接模擬量輸入模塊13的輸出 端，模擬量輸入模塊13的輸入端連接傳感器14的輸出端。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施 方式一相同。[0023]本實(shí)施方式中A/D轉(zhuǎn)換模塊12、模擬量輸入模塊13和傳感器14可相對(duì)應(yīng)的設(shè) 置多路，用于實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的采集、傳輸并轉(zhuǎn)換。[0024]具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的 不同之處在于它還包括USB端口 15，USB端口 15掛接在數(shù)據(jù)總線上。其它組成及連接 關(guān)系與實(shí)施方式一相同。[0025]USB端口 15的設(shè)置，可方便于在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)就近采用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備收集數(shù)據(jù)，還 可實(shí)現(xiàn)與便攜式筆記本電腦隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。[0026]具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的 不同之處在于它還包括串口輸入模塊16，串口輸入模塊16掛接在數(shù)據(jù)總線上。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。[0027]串口輸入模塊16可設(shè)置多路，用來(lái)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的各種類(lèi)型傳感器分別進(jìn)行連 接，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)的采集。[0028]具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式五的 不同之處在于它還包括溫度傳感器17-1、濕度傳感器17-2和風(fēng)速風(fēng)向傳感器17-3，所述 串口輸入模塊16為三個(gè)，溫度傳感器17-1的輸出端連接第一個(gè)串口輸入模塊16的輸入 端，濕度傳感器17-2的輸出端連接第二個(gè)串口輸入模塊16的輸入端，風(fēng)速風(fēng)向傳感器 17-3的輸出端連接第三個(gè)串口輸入模塊16的輸入端。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式五 相同。[0029]具體實(shí)施方式
七下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一、 二、三、四、五或六的不同之處在于所述主控模塊1采用AT91RM9200。其它組成及連 接關(guān)系與實(shí)施方式一、二、三、四、五或六相同。[0030]本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息的采集，并 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息上傳到主控中心。它選用ATMEL的 AT91RM9200作為主控模塊1，無(wú)線AP9可采用AR5005GS網(wǎng)卡芯片，可直接接入以太網(wǎng) 端口 8。[0031]AT91RM9200芯片具有ARM920T的處理器核、16KB的片內(nèi)SRAM、完全可編 程的外部總線接口 EBI、具有8個(gè)優(yōu)先級(jí)且可以獨(dú)立屏蔽的向量中斷控制器、32個(gè)可編 程的I/O 口線、3通道的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、4個(gè)通用同步/異步收發(fā)器USART、可 編程的看門(mén)狗定時(shí)器、先進(jìn)的省電特性與完全靜態(tài)的操作、2.7至3.6V的I/O工作范圍、 1.65至1.95V的內(nèi)核工作范圍及_40°C至85°C的運(yùn)行溫度范圍。[0032]AT91RM9200芯片的執(zhí)行指令可以達(dá)到198MIps，功耗低，通過(guò)100MB/S的 以太網(wǎng)端口 8可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，AT91RM9200芯片有開(kāi)放的數(shù)據(jù)和地址線，片內(nèi)自帶 16KB 的 RAM。[0033]工作流程[0034]本實(shí)用新型采用ATMEL公司的AT91RM9200作為cpu，它采用ARM920T內(nèi)核，帶有指令緩存和數(shù)據(jù)緩存，具有MMU功能，運(yùn)行了標(biāo)準(zhǔn)Iimix系統(tǒng)。由于 AT91RM9200的功能較強(qiáng)，故采用它作為服務(wù)器運(yùn)行的主CPU。[0035]AT91RM9200的運(yùn)行過(guò)程如下[0036]1、系統(tǒng)加點(diǎn)之后，首先運(yùn)行片內(nèi)的ROM程序，即Romboot，然后由Romboot 程序決定采用EBI存儲(chǔ)器還是SPI Dataflash還是EEPROM作為啟動(dòng)存儲(chǔ)器，此處采用EBI存儲(chǔ)器；[0037]2、在EBI存儲(chǔ)器中存有UBOOT程序，此時(shí)UBOOT程序啟動(dòng)，并且初始化相 關(guān)的存儲(chǔ)器，如SDRAM，然后，傳遞必要的參數(shù)給linux kernel ；[0038]3、當(dāng)Iinux內(nèi)核啟動(dòng)之后，會(huì)mount—個(gè)根文件系統(tǒng)，即ramdisk。當(dāng)內(nèi)核和文件系統(tǒng)啟動(dòng)之后，一個(gè)完整的Iinux就運(yùn)行起來(lái)了，此時(shí)由Iimix進(jìn)行多任務(wù)調(diào)度；[0039]4、復(fù)制進(jìn)程并且啟動(dòng)應(yīng)用程序。此處有三個(gè)用戶(hù)程序，一個(gè)是串口操作程序。 此串口程序由Iinux來(lái)驅(qū)動(dòng)，用它和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)處理器MSP430進(jìn)行通訊，收集傳感 器節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息并且做相應(yīng)處理；另一個(gè)應(yīng)用程序是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，原野服務(wù)器需要和internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)和接受internet過(guò)來(lái)的指令信息，故網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的設(shè)備也會(huì)被初 始化。由于傳感器14的輸出都是模擬量，故在處理器上集成一些A/D轉(zhuǎn)換模塊12，在處 理器運(yùn)行的時(shí)候可以實(shí)時(shí)采集各種外部的模擬數(shù)據(jù)，可以作為相關(guān)的計(jì)算參數(shù)來(lái)使用。[0040]5、采用一個(gè)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)sqlite來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理，它是基于嵌入式技術(shù)的數(shù) 據(jù)庫(kù)管理軟件。由于本實(shí)用新型是在野外工作，故需要采用無(wú)線internet，此處采用無(wú)線 AP9來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0041]6、將100M的以太網(wǎng)端口 8連接到無(wú)線AP9上，然后由無(wú)線AP9將需要傳送的 數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。在辦公室管理端即可將原野服務(wù)器發(fā)出的各種數(shù)據(jù)信息在 電腦上顯示出來(lái)，便于辦公室的數(shù)據(jù)處理和發(fā)送命令給無(wú)線傳感器。達(dá)到遙控和遙測(cè)森 林原野的目的。[0042]本實(shí)用新型采用802.11g長(zhǎng)距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，降低了投資成本；應(yīng)用嵌入式計(jì) 算方法提高了分析效率，它采用多算法相互補(bǔ)充的方法，提高分析精度。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù) 據(jù)融合計(jì)算后與實(shí)際值的誤差小于0.5% ；無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸距離小于等于15Km，誤碼率 達(dá)到零誤碼率即誤碼率小于等于10_12。[0043]本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，還可以是上述各實(shí)施方式中所述技術(shù)特征 的合理組合。
權(quán)利要求1.一種原野服務(wù)器，其特征在于它包括主控模塊(1)、片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊 (2),外部存儲(chǔ)控制器(3)、程序存儲(chǔ)器0)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(5)、串行輸入端口(6)、無(wú)線 傳感器控制器(7)、以太網(wǎng)端口(8)、無(wú)線AP(9)和開(kāi)關(guān)量輸入模塊(10)，主控模塊⑴的控制輸入輸出端連接片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊⑵的控制輸出輸入端， 主控模塊⑴的存儲(chǔ)輸入輸出端連接外部存儲(chǔ)控制器⑶的第一輸出輸入端，外部存儲(chǔ)控 制器( 的第二輸出輸入端連接程序存儲(chǔ)器(4)的輸入輸出端，外部存儲(chǔ)控制器(3)的第 三輸出輸入端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(5)的輸入輸出端；片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊( 對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行控制，串行輸入端口(6)、以太網(wǎng)端口 (8)和開(kāi)關(guān)量輸入模塊(10)分別掛接在數(shù)據(jù)總線上，串行輸入端口(6)的數(shù)據(jù)輸入輸出 端連接無(wú)線傳感器控制器(7)的輸出輸入端，以太網(wǎng)端口(8)的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線 AP(9)的輸出輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原野服務(wù)器，其特征在于它還包括備用高速數(shù)據(jù)傳輸模 塊(11)，備用高速數(shù)據(jù)傳輸模塊(11)掛接在數(shù)據(jù)總線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原野服務(wù)器，其特征在于它還包括A/D轉(zhuǎn)換模塊(12)、 模擬量輸入模塊(1 和傳感器(14)，A/D轉(zhuǎn)換模塊(1 掛接在數(shù)據(jù)總線上，A/D轉(zhuǎn)換 模塊(1 的數(shù)據(jù)輸入端連接模擬量輸入模塊(1 的輸出端，模擬量輸入模塊(1 的輸 入端連接傳感器(14)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原野服務(wù)器，其特征在于它還包括USB端口(15)，USB 端口(15)掛接在數(shù)據(jù)總線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原野服務(wù)器，其特征在于它還包括串口輸入模塊(16)， 串口輸入模塊(16)掛接在數(shù)據(jù)總線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的原野服務(wù)器，其特征在于它還包括溫度傳感器(17-1)、 濕度傳感器(17- 和風(fēng)速風(fēng)向傳感器(17- ，所述串口輸入模塊(16)為三個(gè)，溫度傳感 器(17-1)的輸出端連接第一個(gè)串口輸入模塊(16)的輸入端，濕度傳感器(17- 的輸出 端連接第二個(gè)串口輸入模塊(16)的輸入端，風(fēng)速風(fēng)向傳感器(17- 的輸出端連接第三 個(gè)串口輸入模塊(16)的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的原野服務(wù)器，其特征在于所述主控模塊 (1)采用 AT91RM9200。
專(zhuān)利摘要原野服務(wù)器，屬于數(shù)據(jù)信息采集裝置。它解決了原野環(huán)境監(jiān)測(cè)采用人工監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性低的問(wèn)題。它的主控模塊的控制輸入輸出端連接片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊的控制輸出輸入端，主控模塊的存儲(chǔ)輸入輸出端連接外部存儲(chǔ)控制器的第一輸出輸入端，外部存儲(chǔ)控制器的第二輸出輸入端連接程序存儲(chǔ)器的輸入輸出端，外部存儲(chǔ)控制器的第三輸出輸入端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的輸入輸出端；片內(nèi)外設(shè)總線控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行控制，串行輸入端口、以太網(wǎng)端口和開(kāi)關(guān)量輸入模塊分別掛接在數(shù)據(jù)總線上，串行輸入端口的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線傳感器控制器的輸出輸入端，以太網(wǎng)端口的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接無(wú)線AP的輸出輸入端。本實(shí)用新型用于對(duì)原野環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)H04L29/08GK201813404SQ20102026740
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者于鳴, 劉嘉新, 張黎, 李明, 李瑞改, 楊柳松, 王健, 王霓虹, 趙亞鳳, 趙偉, 高心丹 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)