應(yīng)用于震前地下水位測量的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、地下水位異常是目前公認(rèn)的最重要的地震前兆信息之一。因此，地下水位數(shù)據(jù)的監(jiān)測，對地震預(yù)報具有非常重要的實際意義。我國地下水位觀測網(wǎng)是世界上規(guī)模最大的前兆臺網(wǎng)，擁有近1000口觀測井泉，每日采集到數(shù)以萬計的觀測數(shù)據(jù)。但是，目前我國地震地下水位前兆數(shù)據(jù)的管理技術(shù)水平較低，數(shù)據(jù)的傳輸以函寄、電話報數(shù)為主，部分?jǐn)?shù)據(jù)還要靠人工輸入計算機(jī)中，這就嚴(yán)重阻礙了數(shù)據(jù)的有效利用和長期保存。因此，有必要開發(fā)一種遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)來實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸。

2、 在查閱大量中外相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一種低成本的GPRS(General Packet Radio Service，即通用分組無線服務(wù))通信與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。 本系統(tǒng)硬件平臺采用了三星公司的基于ARM920T(Advanced RISC Machine)內(nèi)核的S3C2410A芯片作為系統(tǒng)處理器，軟件平臺采用了嵌入式 Linux操作系統(tǒng)，采用了GPRS作為無線通信方式。S3C2410A

3、處理器將采集到的水位數(shù)據(jù)傳送到處理器的串口，通過其串口控制GPRS無線通訊模塊接入Internet網(wǎng)絡(luò)，并將數(shù)據(jù)傳送到指定了地址(固定IP地址或域名)的監(jiān)控中心主機(jī)，從而實現(xiàn)了對地下水位的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測和數(shù)據(jù)保存。 本文完成了遠(yuǎn)程嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 首先以S3C2410A芯片為核心進(jìn)行硬件開發(fā)，硬件平臺主要包括存儲模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。存儲模塊采用了MCP FLASH(MCP是Multi—C

4、hip Package的縮寫，即多芯片封裝)存儲器，其內(nèi)部集成了32M的NAND FLASH(NAND型閃存)和16M的SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，即同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)，為系統(tǒng)提供了足夠的存儲空間；數(shù)據(jù)采集模塊，是由感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器、水位變送器和S3C2410A的八路十位A/D(Analog/Digital)轉(zhuǎn)換器組成；數(shù)據(jù)傳輸模塊，采用GPRS通信模塊GR100。

5、然后針對S3C2410A的硬件特性，修改Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核源代碼并編寫部分內(nèi)核源代碼以保證操作系統(tǒng)對硬件系統(tǒng)的支持；配置和編譯Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核，構(gòu)建了相應(yīng)的嵌入式Linux平臺。 最后在該軟硬件平臺的基礎(chǔ)上，開發(fā)在嵌入式Linux系統(tǒng)下的外圍硬件設(shè)備驅(qū)動程序，設(shè)計應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)地下水位數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸功能。 通過實驗，證明遠(yuǎn)程嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)能夠滿足地下流體觀測網(wǎng)對數(shù)據(jù)自動采集和傳輸?shù)男枰Ｔ撓到y(tǒng)的設(shè)計節(jié)