基于可移动网关节点的远程数据传输控制系统的研究

作     者：鄢玉民 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨平

授予年度：2019年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：可移动网关 远程数据传输 视频监控 云服务器 移动客户端 

摘      要：随着科技与经济的发展,工业现场对于智能化的需求也日益突出,随着德国工业4.0的提出以及物联网的发展,工业现场的数据传输及控制系统呈现出无线化、远程化、可视化、智能化的发展趋势,工业现场数据远程传输及远程监控已经成为研究热点。针对工业现场的远程无线数据传输、视频监控、远程控制、远程巡检等问题,本文设计了一套基于可移动网关的远程数据传输控制系统,用于对工业现场的远程监测。整个系统由可以移动的无线网关、Web云服务器、远程监测客户端三部分组成,其中可移动网关采用了基于ARM Cortex-A9架构的芯片Exynos 4 Quad与STM32F103相配合的双处理器结构,通过两个处理器的相互协作,完成可移动网关的视频数据采集、LoRa网络接入、WiFi接入、数据本地TF卡存储、TCP/UDP/WebSocket/HTTP数据传输等功能。可移动网关搭载Android操作系统,通过编译及裁剪Linux内核、实现串口驱动、编译Android系统、设计Android应用等方式为可移动网关提供一个良好的用户界面,并且使得可移动网关具有数据接收、处理、存储、转发的能力。使用STM32F103驱动A4950进而对直流电机进行控制,使网关具有移动能力。云服务器ECS采用阿里云,其核心Java Web采用B/S模式与C/S模式相结合的设计模式,整合Spring、Spring MVC、MyBatis三大框架设计了远程监测及视频数据服务程序,并将其部署在云服务器的Tomcat容器中。此外,本课题选用MySQL作为服务器的数据存储中心,用于将工业数据进行持久化存储。远程监测客户端主要包括Android移动应用和浏览器监测端,通过设计Android应用来实现对工业现场的视频监控、可移动网关的巡检控制、工业现场数据曲线实时监测等功能,通过设计的网页来实现浏览器监测功能。综上,可移动网关、Web服务器、远程监测端协同运行,实现了本系统的远程无线数据传输、视频监控、远程巡检等功能。本文基于对行业背景及相关技术发展现状的分析,根据需求设计了可移动网关、Web云服务器、远程监测客户端,并对整体系统的功能和性能进行了测试,测试结果表明满足设计需求,同时对系统下一步改进提出了建议。