水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和本地監(jiān)測中心，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)由傳感器節(jié)點(diǎn)充當(dāng)，傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊，傳感器模塊將采集的數(shù)據(jù)信息傳送給處理器模塊，處理器模塊通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)上傳至本地監(jiān)測中心。本發(fā)明通過傳感節(jié)點(diǎn)采集水質(zhì)狀態(tài)參數(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。同時(shí)加入太陽能供電，節(jié)約能源。
【專利說明】水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]“養(yǎng)魚先養(yǎng)水”，養(yǎng)殖水域是養(yǎng)殖魚類的生活環(huán)境，養(yǎng)殖環(huán)境的好壞直接關(guān)系到養(yǎng)殖魚類的生長和發(fā)育，從而決定著水產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的高低。近年來，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模化、集約化程度的不斷提高，養(yǎng)殖種類的增多和養(yǎng)殖密度的增加，養(yǎng)殖水域水質(zhì)環(huán)境日趨惡化，病害發(fā)生率越來越高，由此引發(fā)水產(chǎn)品質(zhì)量安全問題也日益突出。因此，迫切需要構(gòu)建一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以便及時(shí)地了解養(yǎng)殖魚類生活環(huán)境的水質(zhì)狀況，從而采取有效的措施調(diào)控水質(zhì)，保障水產(chǎn)品質(zhì)量安全，達(dá)到安全、高效的生產(chǎn)目的。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測采用儀表結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)操作的方法，存在耗時(shí)費(fèi)力、監(jiān)測范圍小、取樣不均勻，監(jiān)測周期長，不能實(shí)時(shí)反映水環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化等弊端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感節(jié)點(diǎn)采集水質(zhì)狀態(tài)參數(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和本地監(jiān)測中心，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)由傳感器節(jié)點(diǎn)充當(dāng)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊，傳感器模塊將采集的數(shù)據(jù)信息傳送給處理器模塊，處理器模塊通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)上傳至本地監(jiān)測中心。所述傳感器模塊包括水質(zhì)傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，所述水質(zhì)傳感器將采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后發(fā)送給處理器模塊。所述水質(zhì)傳感器包括溶解氧傳感器、溫度傳感器和PH傳感器。所述電源管理模塊包括太陽能板、限流電路、二級(jí)DC-DC變換電路、鋰電池，太陽能板通過二級(jí)DC-DC變換電路與限流電路給鋰電池充電，鋰電池再通過二級(jí)DC-DC變換電路給傳感器供電。所述的監(jiān)測系統(tǒng)還包括GPRS模塊，匯聚節(jié)點(diǎn)通過GPRS模塊以短信方式將數(shù)據(jù)傳送給用戶手機(jī)。所述無線通信模塊以Si4432為核心。
[0005]本發(fā)明有如下積極效果:本發(fā)明通過傳感節(jié)點(diǎn)采集水質(zhì)狀態(tài)參數(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。同時(shí)加入太陽能供電，節(jié)約能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】電源管理模塊結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】傳感器節(jié)點(diǎn)工作模式。

【具體實(shí)施方式】
[0007]下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0008]系統(tǒng)主要由無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和本地監(jiān)測中心組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)由傳感器節(jié)點(diǎn)充當(dāng)，匯聚節(jié)點(diǎn)要與本地監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)連接。
[0009]傳感器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，以自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)以多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收和處理網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的信息，并通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜乇O(jiān)測中心，監(jiān)測中心軟件對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)，圖形化顯示與報(bào)警，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。匯聚節(jié)點(diǎn)也可以通過GPRS模塊以短信方式將數(shù)據(jù)傳送給用戶手機(jī)。
[0010]傳感器節(jié)點(diǎn)主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊組成。傳感器模塊包括水質(zhì)傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，構(gòu)成傳感器板。處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊構(gòu)成主控板。節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，水質(zhì)傳感器包括溶解氧傳感器、溫度傳感器和PH傳感器，通過溫度、溶解氧和PH值三個(gè)參數(shù)來判斷水質(zhì)環(huán)境。處理器模塊采用MPS430F1611低功耗單片機(jī)。
[0011]電源管理模塊主要包括太陽能板、限流電路、二級(jí)DC-DC變換電路及電壓與電流采集電路、鋰電池等；無線通信模塊以Si4432為核心，GPRS模塊是可選項(xiàng)。另外，節(jié)點(diǎn)具有兩路繼電器輸出功能，硬件框架圖如圖3所示。
[0012]在電源管理部分中，太陽能板的工作電壓為18V，鋰電池選用額定電壓11.1V的聚合物電池，太陽能板通過DC-DC變換與限流電路給鋰電池充電；鋰電池充滿后，通過限流電路保護(hù)鋰電池，防止過充。經(jīng)過二級(jí)DC-DC變換電路與開關(guān)穩(wěn)壓電路，提供MSP430單片機(jī)需要的3.3V電壓。為能實(shí)時(shí)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)本身的運(yùn)行狀態(tài)，單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測太陽能電池板與鋰電池的當(dāng)前電壓。
[0013]傳感器節(jié)點(diǎn)采用深度休眠設(shè)計(jì)，即對(duì)傳感器模塊與處理器模塊的工作方式進(jìn)行處理，采用間歇采樣、間歇供電、休眠、動(dòng)態(tài)觸發(fā)式喚醒技術(shù)，對(duì)處理器、射頻通信、信號(hào)調(diào)理電路等單元模塊采用了整體休眠與喚醒機(jī)制。傳感器節(jié)點(diǎn)采用傳感器間歇供電的方式來節(jié)省能耗，圖4為傳感器節(jié)點(diǎn)的工作模式。
[0014]在不必要的時(shí)候?qū)鞲衅髂K、無線通信模塊及處理器模塊設(shè)置為關(guān)閉或者休眠狀態(tài)。因此，節(jié)點(diǎn)的通常工作模式為工作與休眠狀態(tài)的周期性交替進(jìn)行，絕大部分時(shí)間處在休眠狀態(tài)。設(shè)定各節(jié)點(diǎn)采集、發(fā)送一次數(shù)據(jù)的周期為5小時(shí)，并且本地?cái)?shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)據(jù)后進(jìn)入接收模式，等待轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包，在接收到時(shí)間同步信息包后便進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0015]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和本地監(jiān)測中心，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)由傳感器節(jié)點(diǎn)充當(dāng)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊，傳感器模塊將采集的數(shù)據(jù)信息傳送給處理器模塊，處理器模塊通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)上傳至本地監(jiān)測中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器模塊包括水質(zhì)傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，所述水質(zhì)傳感器將采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后發(fā)送給處理器模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述水質(zhì)傳感器包括溶解氧傳感器、溫度傳感器和1?傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電源管理模塊包括太陽能板、限流電路、二級(jí)000(:變換電路、鋰電池，太陽能板通過二級(jí)000(:變換電路與限流電路給鋰電池充電，鋰電池再通過二級(jí)000(:變換電路給傳感器供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)測系統(tǒng)還包括模塊，匯聚節(jié)點(diǎn)通過模塊以短信方式將數(shù)據(jù)傳送給用戶手機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述無線通信模塊以814432為核心。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104501869SQ201410813082
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】許曉峰, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名 申請(qǐng)人:蕪湖市晨韻自動(dòng)化科技有限公司