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环保数据传输关键技术的研究

作　者: 傅东旭
导　师: 王健
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 环境监测网络通讯协议栈分层结构
分类号: X-1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国工业化的快速发展,环境日益恶化已是不争的事实,环境问题已经严重制约了我国可持续经济的发展,全面实施环境监控已经成为了环境管理的迫切需要。环境数据传输过程是环境监测系统的重要组成部分,是贯彻环境保护法规,执行环境标准,计算工业污染物排放量,评价环境质量的重要手段。目前我国的环境自动监测传输系统才刚刚起步,尚没有统一的标准和完善的法规,环境数据传输的可靠性和真实性暂时难以得到保证,这必将对环境保护工作的发展产生极大的影响。因此,论文首先简要阐明了环境数据传输过程中涉及的技术,讨论了数据在传输过程中的特点和常见的联网方式。然后总结和借鉴国内外环境数据传输的方式及软件架构思想,通过对环境数据传输过程中现存问题的分析与研究,探讨了在数据传输过程中,为解决环境数据采集及传输过程的通信问题,上位机软件设计应该具有层次化,模块化的结构。最后,设计和实现了一个可靠有效的环保数据传输系统,将传输协议形成一组从上到下的协议栈。在提供基本网络数据传输的基础上,针对环保监测软件与测量终端传输数据的可靠性和传输协议的多样性要求,对传输的环保数据进行循环冗余码校验和分组重传,并根据命令定义文件生成传输的命令和解析传输的数据,以确保环境数据能与测量终端能够高效可靠的进行数据交互。论文的最后部分对关键模块进行单元测试,并应用于烟气连续排放监测系统(CEMS)软件中。数据传输测试中使用聚光科技的OMA光学分析仪器作为环境数据测采集仪器;传输网络根据实际的联网情况,采用了串口、有线网络和无线GPRS这三种传输方式;在传输协议部分,选择了环保行业内最普遍使用的国家标准协议和Modbus工业数据传输协议。测试结果表明该框架达到了设计的目标,为上层提供了非常完善的传输服务,这样上层应用程序就不必再做许多工作,提高了代码的公用性和扩展性,大大简化了上层传输协议软件的设计和实现,为环保数据监控软件提供了具有实用价值的环保数据传输模块,在实际应用中,对我国在线环境监测系统的推广建设提供了一定的设计思路。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 概述  11
  1.2 发展历程  11-12
  1.3 环保数据传输过程的特点  12
  1.4 环保数据传输软件现存问题  12-13
    1.4.1 软件耦合性过强，通用性较差  12
    1.4.2 软件开发周期长  12-13
    1.4.3 环保数据传输的可靠性差  13
    1.4.4 环保数据难以共享  13
  1.5 论文的主要研究工作  13-15
第2章环保数据传输过程涉及的技术  15-22
  2.1 环保数据传输联网技术  15-17
    2.1.1 有线传输联网技术  15-16
      2.1.1.1 串口通信方式  15
      2.1.1.2 以太网通信方式  15-16
      2.1.1.3 ADSL 通信方式  16
    2.1.2 无线传输联网技术  16-17
      2.1.2.1 GPRS 通信方式  16-17
      2.1.2.2 CDMA 通信方式  17
  2.2 环保数据传输方式  17
  2.3 环保数据传输帧技术  17-18
  2.4 环保数据传输CRC 技术  18-19
  2.5 环保数据共享技术  19
    2.5.1 联网同步转发  19
    2.5.2 “一点多传”方式  19
  2.6 环保数据传输软件开发语言  19-21
  2.7 小结  21-22
第3章环保数据传输过程的设计思想  22-40
  3.1 层次结构思想  22-23
  3.2 层次结构思想的改进  23
  3.3 层次结构在环保软件框架设计中的意义  23-24
  3.4 环保数据传输过程的分析  24-25
  3.5 系统软件设计方案  25-26
  3.6 系统传输模块说明  26-27
  3.7 系统模块设计  27-39
    3.7.1 虚拟总线模块  27-30
    3.7.2 帧校验模块  30-32
    3.7.3 分组重传模块  32-35
    3.7.4 同步传输模块  35-37
    3.7.5 命令解析及应用模块  37-39
  3.8 小结  39-40
第4章环保数据传输过程的系统实现  40-54
  4.1 分模块讲述系统的具体实现  40-48
    4.1.1 虚拟总线模块  40-41
    4.1.2 帧校验模块  41-42
    4.1.3 分组重传模块  42-45
    4.1.4 同步传输模块  45-48
    4.1.5 命令解析及应用模块  48
  4.2 系统的最终实现及程序流程  48-53
  4.3 小结  53-54
第5章传输模型在CEMS 软件中的系统测试  54-64
  5.1 重要模块单元测试  54-56
    5.1.1 帧校验模块测试  54-55
    5.1.2 分组重传测试  55-56
  5.2 通讯链路测试  56-61
    5.2.1 RS232 串口测试  56-58
    5.2.2 GPRS 通讯测试  58-59
    5.2.3 TCP/IP 客户端链路测试  59-61
    5.2.4 TCP/IP 服务端链路测试  61
  5.3 “一点多传”功能测试  61-63
  5.4 小结  63-64
第6章总结与展望  64-65
  6.1 本课题所完成工作  64
  6.2 存在的问题及待改进之处  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

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