一種帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，具體涉及一種帶反饋的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖模式逐漸向著工業(yè)化、集約化方向發(fā)展，其中水質(zhì)監(jiān)控是實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)代化的關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)是單一的，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；不具有開放性，互聯(lián)性，通信距離受限，多機通信實時性差，糾錯能力不強。其中RS485和CAN總線方式與下位機連接實現(xiàn)監(jiān)控的系統(tǒng)較為常見，但有線系統(tǒng)在規(guī)?；B(yǎng)殖中導致大量使用各種有線線路，使現(xiàn)場變的凌亂，數(shù)據(jù)采集和分發(fā)變得復雜，而且只能進行簡單的、近距離的網(wǎng)絡(luò)控制，且系統(tǒng)擴展性差、成本高、維修量大等缺點，在一定程度上限制了規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖的進一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有水產(chǎn)養(yǎng)殖存在的上述不足，提供一種帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，利用Zigbee和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)殖預警以及遠程監(jiān)控。
[0005]本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執(zhí)行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調(diào)理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執(zhí)行單元、ZigBee通信模塊連接(處理單元、ZigBee通信模塊、控制層電源模塊構(gòu)成中央主板)，所述處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU，所述執(zhí)行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構(gòu)成，所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括匯聚節(jié)點以及信息反饋電路，所述匯聚節(jié)點是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監(jiān)控終端，所述無線傳輸層通過Internet網(wǎng)絡(luò)與服務器和遠程監(jiān)控終端連接。
[0007]按上述方案，所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40ffo
[0008]按上述方案，所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM32F107。
[0009]本實用新型的工作原理:傳感控制層的溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器分別實時監(jiān)控養(yǎng)殖魚池中水體的溫度、溶解氧含量、PH值等關(guān)鍵環(huán)境因子，通過無限傳輸層的匯聚節(jié)點，采用無線網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)遠程監(jiān)控終端與服務器控制中心計算機的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、分布式的本地或遠程的實時動態(tài)水質(zhì)監(jiān)控，并反饋于用戶終端，可在很大程度上節(jié)省成本，提高產(chǎn)量和智能化水平。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0011]1、采用ZigBee和GPRS無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應用的關(guān)鍵所在，ZigBee通信模塊用于多個養(yǎng)殖魚池之間的數(shù)據(jù)通信，各個魚池的水質(zhì)參數(shù)匯聚于該系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的總線連接方式，提高了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的精確感知、實時傳輸、低成本、低功耗，并降低安裝和維修難度，匯聚的數(shù)據(jù)通過GRRS無線通信模塊發(fā)送到遠程監(jiān)控終端和用戶端，實現(xiàn)了遠程監(jiān)測和控制，節(jié)省了人工成本，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化水平;
[0012]2、通過信息反饋電路實時獲取設(shè)備狀態(tài)和系統(tǒng)運行狀態(tài)，通過手動自動運行狀態(tài)切換使現(xiàn)地端或者遠程用戶端獲得控制權(quán)，一方獲得控制權(quán)后另一方將不能控制系統(tǒng)，這樣避免系統(tǒng)操作紊亂、控制命令數(shù)據(jù)丟包、控制延遲以及設(shè)備狀態(tài)顯示錯誤；遠程監(jiān)控端不僅從應用軟件上記錄設(shè)備的狀態(tài)，而且通過設(shè)備狀態(tài)反饋電路，從硬件上確定設(shè)備狀態(tài)，保證了設(shè)備的實時開啟和關(guān)閉，避免設(shè)備誤操作；
[0013]3、本實用新型分布式控制，集中式管理，適用于大面積水域的水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控，匯聚節(jié)點、無線采集節(jié)點和無線控制節(jié)點都可以進行擴展。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本本實用新型傳感控制層的連接框圖；
[0016]圖3為本實用新型無線傳輸層的匯聚節(jié)點的連接框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0018]參見圖1?圖3所示，本實用新型所述的帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執(zhí)行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調(diào)理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執(zhí)行單元、ZigBee通信模塊連接(處理單元、ZigBee通信模塊、控制層電源模塊構(gòu)成中央主板)，所述處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU，所述執(zhí)行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構(gòu)成，所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括各個匯聚節(jié)點，所述匯聚節(jié)點是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監(jiān)控終端，所述無線傳輸層通過Internet網(wǎng)絡(luò)與服務器和遠程監(jiān)控終端連接，服務器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)的存儲和發(fā)布；遠程監(jiān)控端面向管理者和養(yǎng)殖用戶，用于實現(xiàn)用戶管理、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制以及系統(tǒng)運行方式切換。
[0019]所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40W。
[0020]所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM32F107。
[0021]本實用新型實施例的工作過程如下:
[0022]根據(jù)用戶的需求配置通信模塊的運行參數(shù)包括設(shè)備類別、傳感器類別、采集頻率、采集波特率、通信波特率等。傳感控制層由放置在養(yǎng)殖魚池中大量檢測節(jié)點和繼電控制節(jié)點構(gòu)成，分別完成溫度、PH值、溶解氧等水質(zhì)參數(shù)的采集和對增氧機、投餌機等設(shè)備的控制。各檢測控制節(jié)點和匯聚節(jié)點，經(jīng)過多跳路由形式構(gòu)成Zigbee無線傳感自組網(wǎng)絡(luò)，所有監(jiān)控量發(fā)送到無線傳輸層。
[0023]無線傳輸層接收到監(jiān)測數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)處理，再通過串口與GPRS無線通訊模塊相連，然后通過GPRS無線通信模塊接入Internet網(wǎng)絡(luò)，將水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)竭h程應用層的監(jiān)控終端。遠程應用層的服務器可以實時顯示監(jiān)測魚池的水質(zhì)環(huán)境參數(shù)，并能現(xiàn)地進行設(shè)備的控制和運行狀態(tài)的切換，同時將環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)實時反饋至遠程監(jiān)控終端。
[0024]監(jiān)控終端存儲、發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖用戶可以通過手機APP對水質(zhì)環(huán)境進行實時監(jiān)測，并且能夠遠程控制養(yǎng)殖水域內(nèi)的增氧機、投餌機等繼電器，完成智能化的遠程水質(zhì)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控，實現(xiàn)用戶管理、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制以及系統(tǒng)運行方式切換。
[0025]以上所述的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執(zhí)行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調(diào)理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執(zhí)行單元、ZigBee通信模塊連接，所述處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU，所述執(zhí)行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構(gòu)成；所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括匯聚節(jié)點以及信息反饋電路，所述匯聚節(jié)點是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監(jiān)控終端，所述無線傳輸層通過Internet網(wǎng)絡(luò)與服務器和遠程監(jiān)控終端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40W。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM22F107。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶反饋的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執(zhí)行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執(zhí)行單元、ZigBee通信模塊連接；無線傳輸層主要包括各個匯聚節(jié)點；遠程應用層包括服務器和遠程監(jiān)控終端，所述無線傳輸層通過Internet網(wǎng)絡(luò)與服務器和遠程監(jiān)控終端連接。本實用新型利用Zigbee和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)殖預警以及遠程監(jiān)控，節(jié)省人工成本，分布式控制，集中式管理，適用于大面積水域的水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205103592
【申請?zhí)枴緾N201520752247
【發(fā)明人】吳澤鑫, 高一川, 肖進, 高星星, 周朝, 張蔚
【申請人】武漢市農(nóng)業(yè)機械化科學研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月25日