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1、华中科技大学硕 士 学 位 论 文基于ARM和GPRS的远程环境监测系统学位申请人：学科专业 ：模式识别与智能系统指导教师 ： 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被
2、查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密 。（ 请在以上方框内打“” ）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要我国近些年来，科技迅猛发展，工业化程度不断提高，人民的生活水平日新月异，但与此同时，自然生态环境却遭到了越来越严重的破坏，不断出现的酸雨、沙尘暴、水污染等现象，给人们的生产生活带来了严重影响。在这种情况下，政府部门已经决心要扭转环境恶化趋势，加大
3、污染物排放的监测和控制力度，努力改善自然生态环境。环境监测是环保工作的源头，实时准确的环境数据是采取各种控制和处罚措施的基础，也是人们生产生活的重要参考依据。因此，环境监测仪器及系统是否能够保持稳定、高效的运行，就直接关系到环保工作能否真正有效的开展。目前，我国环境监测工作开展的力度和范围还远远不能满足要求，主要原因是国内的环境监测仪器及系统的自动化、智能化和网络化程度不高，而国外的环境监测仪器及系统又存在价格昂贵、操作和维护困难的问题。因此，我国的环境监测工作，还基本处于人工为主，仪器为辅的状态，这样的工作方式执行效率低下、执行范围有限，环保部门难以有效的开展工作，人民群众更是难以通过有效的
4、途径获得自己关心的环境数据。针对这一问题，本文给出了一种基于ARM和GPRS远程环境监测系统，它利用GPRS网络的高覆盖率和高可靠性，很好的解决了数据传输的问题。从而使得相对较分散的各个环境监测点，能够组成一个有机的智能化的监测网络。利用此网络，我们就可以获取大量有效的数据。在此基础之上，本系统还采用了B/S服务器结构，对收集来的数据进行发布，这样不仅有利于环保部门进行数据交流和分析，也能为其他人员提供数据服务。关键词：环境监测 嵌入式系统 ARM GPRS WebAbstractRecently, in our country, science and technology develop
5、quickly, the stand of industrialization and living has great improvement. At the same time, the environment was seriously destroyed, the nature calamities happen ever and agah, such as acid rain, sandstorm, water pollution and so on. In this situation, the government decides to change the trend of e
6、nvironment worsening, and controls the emission of contamination more strictly. The work of environment monitoring is the source of environment protecting. These data from the environment monitoring are the foundation of control and punishment, also are the important reference of production and livi
7、ng. So, to confirm the work of enviroment process fluently, the enviroment monitor and system must be high effectively and stably run. At the present, in our country, the work of environment monitoring can not meet the need of market. The main reason is that the domestic monitor and system is on the
8、 low level in the automatization, intelligence and network, and the overseas enviroment monitor and system is very expensive and maintenance difficult. Our countrys environment monitoring work basically was done by manpower. The efficency of work is very low and the scope of application is very limi
9、ted. In the view of these questions, this article has produced a kind of long-distance environment monitoring system based on ARM and GPRS. GPRS network has the advantage in the aspect of coverage fraction and reliability. It can well settle the question of data transmission. So every dispersible en
10、vironment monitoring points can be composed into an intelligence monitoring network. Using this network, we can gain a lot of efficent data. Above this foundation, this system used B/S structure to issue these data. Through the IE, the department of environment can get and analyse these data and the
11、 people can obtain the information service.Keyword：Environment Monitor Embedded System ARM GPRS Web目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1环境监测概述11.2国外研究现状11.3国内研究现状21.4本文主要研究内容32系统特点及总体构架52.1远程环境监测系统的特点52.2远程环境监测系统的总体构架82.3本章小结93系统组成及嵌入式系统硬件实现113.1系统体系结构113.2上位机和下位机113.3嵌入式系统硬件实现123.4本章小节214嵌入式系统软件的实现234.1应用程序的开发调
12、试234.2串行通讯程序264.3网络通讯程序304.4uClinux下的键盘程序414.5uClinux下液晶程序424.6本章小节455上下位机通信技术475.1基于GPRS的无线数据传输475.2上位机通信技术495.3本章小节506结束语和展望51致 谢53参考文献54附录157571 绪论1.1 环境监测概述环境保护是一个世界性的课题，已经得到了世界范围的广泛共识和重视。环境的好坏不仅关系到社会经济的可持续发展，而且直接影响到人类生活质量的高低。然而，只要有工业生产，就不可避免的会造成各种各样的环境问题。在这样的情况下，我们只能尽自己最大的努力去限制对环境的污染，使环境污染保持在环境
13、能够承载的范围之内，不至于造成对人类生存环境的根本性破坏。环境监测是环境保护的信息的来源，环境监测获得的各种数据，是评测一个地区环境优劣和制定各种环境保护法规、政策的重要依据。而嵌入式技术、通信技术和计算机网络技术的迅速发展为环境监测提供了良好的平台，在此平台之上，我们能够构建出功能强大、界面友好、接口丰富、智能化、网络化的环境监测系统，提供比以前更为及时有效的环境监测手段。1.2 国外研究现状欧美以及日本等发达国家，对环境监测的研究工作开展的较早，通过巨额的资金投入，现在已经取得了非常显著的成绩，拥有了一大批科研成果和专利技术，在环境监测工作中发挥着重要作用。美国1990年通过了新的清洁空气
14、法，重点控制189种空气有毒污染物，并计划在其后的10-20年内，要建立这些污染物的监测方法。现在已经研究开发出了富里埃红外光谱(FTIR)测定醛、酮类及有关化合物的定性、定量软件，建立了光谱差减定量数据库，以及大气毒物FTIR光谱自动差减软件。这些成果为最终实现固定污染源大气毒物FTIR光谱连续自动监测奠定了基础。 英国森戈集团研制了Ambirak空气质量自动监测系统。该系统提供多种可供选择的监测设备和内部分析模块，用户可以根据需要进行选择，远端主机可实现对系统的远程控制和通讯功能，具有完备的系统记录和诊断功能，能够自动生成数据报表、标定报告、审查报告和事件报告。挪威ENSYS公司主要致力于
15、水资源管理和空气质量环境等环境监测信息系统的研究和开发，并且在许多国家建立了区域级和国家级的环境监测网络，对相关的环境数据实现了分级的收集、存储、处理、管理、分析、显示和发布。在日本，对生活污水的监测和处理系统已经达到了相当高的水平，系统中所使用的装置有800万台以上，1/3的生活污水得到了合理处理，富士、日立、松下等大型企业为系统的研究、开发和生产提供了有利的保证。在国外，环境监测仪器的已经达到了较高的专业化水平，环境监测正向着系统化、智能化和网络化的方向发展。1.3 国内研究现状环境监测工作在我国启动较晚，但是随着环境压力的不断增大，我国对环境监测的重视程度也越来越高，并提出了建设“金环工程”，实现“数字环保”的发展方向，重点在加快环境信息系统建设，实行信息资源共享机制，建立环境事故应急监控和重大环境突发事件预警体系12。目前一些大学、科研院所和企业相续开展了环境监
