自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控系統(tǒng),具體涉及一種自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng),屬于工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]漁業(yè)作為農(nóng)業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)之一,在促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、多渠道增加農(nóng)民收入、保障食物安全、優(yōu)化國民膳食結(jié)構(gòu)和提高農(nóng)產(chǎn)品出口競爭力等方面發(fā)揮了極其重要作用?!笆晃濉逼陂g,我國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)克服了自然災(zāi)害嚴(yán)重、國際金融危機(jī)沖擊和國內(nèi)經(jīng)濟(jì)環(huán)境復(fù)雜多變等不利因素影響,保持了平穩(wěn)較快的發(fā)展。水產(chǎn)品產(chǎn)量平均每年保持4%左右的增長,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,質(zhì)量安全水平穩(wěn)步提升,有力地保障了水產(chǎn)品的安全有效供給。而基于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖已經(jīng)成為我過漁業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)手段,通過傳感器等識別設(shè)備對水產(chǎn)養(yǎng)殖的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過網(wǎng)絡(luò)傳給機(jī)組,機(jī)組對數(shù)據(jù)分析后,對控制設(shè)備發(fā)出控制指令,完成對水產(chǎn)養(yǎng)殖的監(jiān)控,但現(xiàn)有的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),多數(shù)存在數(shù)據(jù)傳輸速度慢且不穩(wěn)定,同時(shí)機(jī)組設(shè)備復(fù)雜繁多,成本極高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度慢、不穩(wěn)定以及設(shè)備成本高的問題,進(jìn)而提供了一種高效穩(wěn)定、成本低的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)備控制模塊和上位機(jī)模塊,還包括一個(gè)嵌入式LINUX串口服務(wù)器,所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器包括主處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、網(wǎng)口模塊和串口模塊,所述主處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊、網(wǎng)口模塊和串口模塊連接,所述采集模塊和設(shè)備控制模塊與串口模塊與連接,所述上位機(jī)模塊與網(wǎng)口模塊連接。
[0006]上述方案的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),采用了搭載LINUX系統(tǒng)的嵌入式串口服務(wù)器,通過串口服務(wù)器與數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)備控制模塊以及上位機(jī)模塊通訊,串口服務(wù)器可以直接接受各種協(xié)議形式的串口信號,節(jié)省了將傳感信號轉(zhuǎn)化為其他信號的費(fèi)用,LINUX系統(tǒng)自帶的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以保證網(wǎng)絡(luò)的安全傳輸及其長時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行,服務(wù)器搭載了大容量存儲設(shè)備,節(jié)省了上位機(jī)和其他服務(wù)器的成本。
[0007]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了減少芯片和軟件開發(fā)的成本和開發(fā)周期,主處理模塊采用LDD6410ARM11作為處理器芯片。
[0008]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了保證服務(wù)器各項(xiàng)功能的穩(wěn)定性和可靠性以及升級的需要,主處理模塊還包括一個(gè)可編程邏輯器件。
[0009]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了滿足服務(wù)器對數(shù)據(jù)存儲的需要,數(shù)據(jù)存儲模塊為16G的TFCardo
[0010]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了考慮通用性的原則,網(wǎng)口模塊為DM9000網(wǎng)口。
[0011]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了適應(yīng)更多的串口設(shè)備的接入,RS-232/422/485三合一串行接口。
[0012]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了保證服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全,嵌入式LINUX串口服務(wù)器還包括 64MB 的 NAND FLASH、2MB 的 NOR FLASH 和 64MB 的 SDRAM。
[0013]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了保證監(jiān)控的水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)據(jù)更全面詳盡,數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器和鹽度傳感器。
[0014]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了適合水產(chǎn)養(yǎng)殖中工業(yè)控制的控制形式,嵌入式LINUX串口服務(wù)器通過Tcpmodbus和Webserver發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0015]對方案進(jìn)一步設(shè)計(jì):為了更便捷的操作系統(tǒng),上位機(jī)模塊分別與PC端、手機(jī)端、具有TCPMODBUS功能的PC端連接。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),采用了搭載LINUX系統(tǒng)的嵌入式串口服務(wù)器,把串口服務(wù)器的硬件部分分為幾個(gè)模塊來共同完成串口服務(wù)器的功能,小尺寸、低成本、低功耗的主處理模塊的芯片以及大容量存儲模塊都節(jié)省了系統(tǒng)的成本,串口服務(wù)器可以直接接受各種協(xié)議形式的串口信號,節(jié)省了將傳感信號轉(zhuǎn)化為其他信號的費(fèi)用,LINUX系統(tǒng)自帶的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以保證網(wǎng)絡(luò)的安全傳輸及其長時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖;
[0018]圖2是嵌入式LINUX串口服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖;
[0019]圖中:1-數(shù)據(jù)采集模塊,2-設(shè)備控制模塊,3-上位機(jī)模塊,4-嵌入式LINUX串口服務(wù)器,5-主處理模塊,6-數(shù)據(jù)存儲模塊,7-網(wǎng)口模塊,8-串口模塊,10-溫度傳感器,11-pH傳感器,12-溶解氧傳感器,13-鹽度傳感器,14-PC端,15-手機(jī)端,16-具有TCPMODBUS功能的PC端。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本實(shí)用新型提供的【具體實(shí)施方式】如下:
[0021]【具體實(shí)施方式】:如圖1和圖2所示,本實(shí)用新型的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊1、設(shè)備控制模塊2和上位機(jī)模塊3,其特征在于:還包括一個(gè)嵌入式LINUX串口服務(wù)器4,所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器包括主處理模塊5、數(shù)據(jù)存儲模塊6、網(wǎng)口模塊7和串口模塊8,所述主處理模塊5分別與數(shù)據(jù)存儲模塊6、網(wǎng)口模塊7和串口模塊8連接,所述采集模塊1和設(shè)備控制模塊2與串口模塊8與連接,所述上位機(jī)模塊3與網(wǎng)口模塊7連接。所述串口模塊8為RS-232/422/485三合一串行接口,所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器4還包括64MB的NAND FLASH17、2MB的NOR FLASH18和64MB的SDRAM19,所述數(shù)據(jù)采集模塊1包括溫度傳感器10、pH傳感器11、溶解氧傳感器12和鹽度傳感器13,所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器4以TCPMODBUS格式發(fā)送數(shù)據(jù),所述上位機(jī)模塊3分別與PC端14、手機(jī)端15、具有TCPMODBUS功能的PC端16連接。
[0022]—般的串口服務(wù)器是采用32位MCU+RT0S的方案,這種方案是采用32位高檔單片機(jī),在平臺上進(jìn)行軟件開發(fā),在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)TCP/IP的協(xié)議處理,但是單片機(jī)價(jià)格較高,開發(fā)周期較長;需要購買昂貴的RT0S開發(fā)軟件,對開發(fā)人員的開發(fā)能力要求較高,借鑒上述方案的優(yōu)缺點(diǎn),把串口服務(wù)器的硬件部分分為幾個(gè)模塊設(shè)計(jì),這就是主處理模塊5、串口模塊8、網(wǎng)口模塊7和數(shù)據(jù)存儲模塊6來共同完成串口服務(wù)器的功能,主處理模塊5采用LDD6410ARM11芯片作為處理器芯片,LDD6410ARM11芯片作為主處理模塊的處理器芯片,它是一種非常適合于嵌入式應(yīng)用的高性能、高集成度的32位微處理器,功耗低。由于考慮到串口數(shù)據(jù)速率較低而以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率高所造成的兩邊速率不匹配的問題,我們決定采用符合總線規(guī)范的16G的TFCard大容量存儲器來作為數(shù)據(jù)存儲模塊6 ;由于主處理模塊5還涉及到數(shù)據(jù)線/地址線復(fù)用、串并轉(zhuǎn)換、器件中斷信號譯碼、時(shí)鐘信號生成、控制信號接入等功能,若是選用不同的器件來完成,勢必會造成許多諸如時(shí)延不均等問題,主處理模塊5還包括了一個(gè)可編程邏輯器件完成上述所提到的功能,這樣的優(yōu)點(diǎn)在于,我們保證了穩(wěn)定性和可靠性,并且可編程邏輯器件的可編程功能使得對于信號的處理的空間更大,且具有升級的優(yōu)勢,網(wǎng)口模塊7在串口服務(wù)器的硬件里面起著很重要的作用,它所處理的是來自于以太網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)包,考慮到通用性的原則,我們采用了 DM9000的以太網(wǎng)控制芯片來完成這些功能。通過主處理模塊5對于以太網(wǎng)控制芯片數(shù)據(jù)及寄存器的讀/寫,我們可以完成對IP數(shù)據(jù)包的分析、解/壓包的工作。串口模塊8主要完成的是對于串口數(shù)據(jù)流的電平轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式的處理,判斷串行數(shù)據(jù)的起始位及停止位,完成對數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位的提取。一般的設(shè)計(jì)采用的是MAX232和一片UART的設(shè)計(jì)思想,我們采用的是集成了 MAX485+UART功能的芯片,小尺寸、低成本、低功耗,而且采用與SPITM/QS-PITM/MICROWIRETM兼容的串行接口,節(jié)省線路板尺寸與微控制器的I/O端口。
[0023]工作時(shí),主處理模塊首先初始化網(wǎng)絡(luò)及串口模塊8,當(dāng)有數(shù)據(jù)從以太網(wǎng)傳過來,處理器對數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分析,如果是ARP數(shù)據(jù)包,則程序轉(zhuǎn)入ARP處理程序;如果是IP數(shù)據(jù)包且傳輸層使用UDP,端口正確,則認(rèn)為數(shù)據(jù)報(bào)正確,數(shù)據(jù)解包后,將數(shù)據(jù)部分通過端口所對應(yīng)的串口輸出。反之,如果從串口收到數(shù)據(jù),則將數(shù)據(jù)按照UDP格式打包,送入以太網(wǎng)控制芯片,由其將數(shù)據(jù)輸出到以太網(wǎng)中??梢灾?,主處理模塊5主要處理TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層,鏈路層部分由以太網(wǎng)控制芯片完成。應(yīng)用層交付軟件系統(tǒng)來處理,用戶可以根據(jù)需求通過PC端14、手機(jī)端15和具有TCPMODBUS功能的PC端16對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0024]本實(shí)施方式只是對本專利的示例性說明,并不限定它的保護(hù)范圍,本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對其局部進(jìn)行改變,只要沒有超出本專利的精神實(shí)質(zhì),都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊(1)、設(shè)備控制模塊(2)和上位機(jī)模塊(3),其特征在于:還包括一個(gè)嵌入式LINUX串口服務(wù)器(4),所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器包括主處理模塊(5)、數(shù)據(jù)存儲模塊¢)、網(wǎng)口模塊(7)和串口模塊(8),所述主處理模塊(5)分別與數(shù)據(jù)存儲模塊(6)、網(wǎng)口模塊(7)和串口模塊⑶連接,所述采集模塊⑴和設(shè)備控制模塊⑵與串口模塊⑶與連接,所述上位機(jī)模塊(3)與網(wǎng)口模塊(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述主處理模塊(5)采用LDD6410ARM11作為處理器芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述主處理模塊(5)還包括一個(gè)可編程邏輯器件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲模塊(6)為 16G 的 TFCard。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述網(wǎng)口模塊(7)為DM9000 網(wǎng) 口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述串口模塊(8)為RS-232/422/485 三合一串行接口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器 4 還包括 64MB 的 NAND FLASH (17)、2MB 的 NOR FLASH (18)和 64MB 的 SDRAM (19)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊(1)包括溫度傳感器(10)、pH傳感器(11)、溶解氧傳感器(12)和鹽度傳感器(13)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述嵌入式LINUX串口服務(wù)器⑷通過Tcpmodbus和Webserver發(fā)送數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于:所述上位機(jī)模塊(3)分別與PC端(14)、手機(jī)端(15)、具有TCPMODBUS功能的PC端(16)連接。
【專利摘要】自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),它涉及工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度慢、不穩(wěn)定以及設(shè)備成本高的問題,本實(shí)用新型的自動(dòng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng),包括一個(gè)嵌入式LINUX串口服務(wù)器,主處理模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊、網(wǎng)口模塊和串口模塊連接,采集模塊和設(shè)備控制模塊與串口模塊與連接,所述上位機(jī)模塊與網(wǎng)口模塊連接。本實(shí)用新型的系統(tǒng)成本低,信息傳輸更穩(wěn)定,速度更快。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205068069
【申請?zhí)枴緾N201520843620
【發(fā)明人】劉泊, 鄒峰, 王明星, 齊興華
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月28日