CN104501869A - 水产养殖水质监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水产养殖水质监测系统,包括无线传感器网络节点和本地监测中心，无线传感器网络节点包括传感器节点、路由节点和汇聚节点，路由节点由传感器节点充当，传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块，传感器模块将采集的数据信息传送给处理器模块，处理器模块通过无线通信模块将数据发送给汇聚节点，汇聚节点将数据上传至本地监测中心。本发明通过传感节点采集水质状态参数，通过无线网络发送给监控主机，实现水产养殖水的动态监测。同时加入太阳能供电，节约能源。
Description
技术领域
本发明属于物联网应用领域，具体涉及一种水产养殖水质监测系统。
背景技术
“养鱼先养水”，养殖水域是养殖鱼类的生活环境，养殖环境的好坏直接关系到养殖鱼类的生长和发育，从而决定着水产品质量和产量的高低。近年来，随着水产养殖规模化、集约化程度的不断提高，养殖种类的增多和养殖密度的增加，养殖水域水质环境日趋恶化，病害发生率越来越高，由此引发水产品质量安全问题也日益突出。因此，迫切需要构建一种水产养殖水质环境监测系统，以便及时地了解养殖鱼类生活环境的水质状况，从而采取有效的措施调控水质，保障水产品质量安全，达到安全、高效的生产目的。传统的水质监测采用仪表结合人工经验操作的方法，存在耗时费力、监测范围小、取样不均匀，监测周期长，不能实时反映水环境的动态变化等弊端。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种水产养殖水质监测系统，通过传感节点采集水质状态参数，通过无线网络发送给监控主机，实现水产养殖水的动态监测。
本发明的技术方案是：一种水产养殖水质监测系统，包括无线传感器网络节点和本地监测中心，所述无线传感器网络节点包括传感器节点、路由节点和汇聚节点，路由节点由传感器节点充当，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块，传感器模块将采集的数据信息传送给处理器模块，处理器模块通过无线通信模块将数据发送给汇聚节点，汇聚节点将数据上传至本地监测中心。所述传感器模块包括水质传感器和信号调理电路，所述水质传感器将采集的信号经信号调理电路处理后发送给处理器模块。所述水质传感器包括溶解氧传感器、温度传感器和PH传感器。所述电源管理模块包括太阳能板、限流电路、二级DC-DC变换电路、锂电池，太阳能板通过二级DC-DC变换电路与限流电路给锂电池充电，锂电池再通过二级DC-DC变换电路给传感器供电。所述的监测系统还包括GPRS模块，汇聚节点通过GPRS模块以短信方式将数据传送给用户手机。所述无线通信模块以Si4432为核心。
本发明有如下积极效果：本发明通过传感节点采集水质状态参数，通过无线网络发送给监控主机，实现水产养殖水的动态监测。同时加入太阳能供电，节约能源。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的系统结构图；
图2为本发明具体实施方式传感器节点结构框图；
图3为本发明具体实施方式电源管理模块结构框图；
图4为本发明具体实施方式传感器节点工作模式。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
系统主要由无线传感网络节点和本地监测中心组成，其结构如图1所示。无线传感器网络节点包括传感器节点、路由节点和汇聚节点，路由节点由传感器节点充当，汇聚节点要与本地监测中心计算机连接。
传感器节点和路由节点部署在监测区域内，以自组织的方式构成网络，将采集到的数据以多跳的网络方式传送到汇聚节点，汇聚节点负责接收和处理网络中所有节点的信息，并通过 RS232串口将数据传输到本地监测中心，监测中心软件对接收的数据进行分析、处理、存储，图形化显示与报警，实现水质环境参数实时在线监测。汇聚节点也可以通过GPRS模块以短信方式将数据传送给用户手机。
传感器节点主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块组成。传感器模块包括水质传感器和信号调理电路，构成传感器板。处理器模块、无线通信模块和电源管理模块构成主控板。节点的硬件结构如图 2 所示，水质传感器包括溶解氧传感器、温度传感器和PH传感器，通过温度、溶解氧和PH值三个参数来判断水质环境。处理器模块采用MPS430F1611低功耗单片机。
电源管理模块主要包括太阳能板、限流电路、二级DC-DC变换电路及电压与电流采集电路、锂电池等；无线通信模块以Si4432为核心，GPRS模块是可选项。另外，节点具有两路继电器输出功能，硬件框架图如图3 所示。
在电源管理部分中，太阳能板的工作电压为 18V，锂电池选用额定电压 11.1V的聚合物电池，太阳能板通过DC-DC变换与限流电路给锂电池充电；锂电池充满后，通过限流电路保护锂电池，防止过充。经过二级DC-DC变换电路与开关稳压 电路，提供MSP430单片机需要的3.3V电压。为能实时监测传感器节点本身的运行状态，单片机实时检测太阳能电池板与锂电池的当前电压。
传感器节点采用深度休眠设计，即对传感器模块与处理器模块的工作方式进行处理，采用间歇采样、间歇供电、休眠、动态触发式唤醒技术，对处理器、射频通信、信号调理电路等单元模块采用了整体休眠与唤醒机制。传感器节点采用传感器间歇供电的方式来节省能耗，图4为传感器节点的工作模式。
在不必要的时候将传感器模块、无线通信模块及处理器模块设置为关闭或者休眠状态。因此，节点的通常工作模式为工作与休眠状态的周期性交替进行，绝大部分时间处在休眠状态。设定各节点采集、发送一次数据的周期为5小时，并且本地数据包发送数据后进入接收模式，等待转发其他节点数据包，在接收到时间同步信息包后便进入休眠状态。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水产养殖水质监测系统，其特征在于，包括无线传感器网络节点和本地监测中心，所述无线传感器网络节点包括传感器节点、路由节点和汇聚节点，路由节点由传感器节点充当，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块，传感器模块将采集的数据信息传送给处理器模块，处理器模块通过无线通信模块将数据发送给汇聚节点，汇聚节点将数据上传至本地监测中心。
2.根据权利要求1所述的水产养殖水质监测系统，其特征在于：所述传感器模块包括水质传感器和信号调理电路，所述水质传感器将采集的信号经信号调理电路处理后发送给处理器模块。
3.根据权利要求2所述的水产养殖水质监测系统，其特征在于：所述水质传感器包括溶解氧传感器、温度传感器和PH传感器。
4.根据权利要求1所述的水产养殖水质监测系统，其特征在于：所述电源管理模块包括太阳能板、限流电路、二级DC-DC变换电路、锂电池，太阳能板通过二级DC-DC变换电路与限流电路给锂电池充电，锂电池再通过二级DC-DC变换电路给传感器供电。
5.根据权利要求1所述的水产养殖水质监测系统，其特征在于：所述的监测系统还包括GPRS模块，汇聚节点通过GPRS模块以短信方式将数据传送给用户手机。
6.根据权利要求1所述的水产养殖水质监测系统，其特征在于：所述无线通信模块以Si4432为核心。
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|---|---|---|---|---|
| CN109343441A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-02-15 | 兰州理工大学 | 一种鸡舍安全监测与死鸡捡拾一体化系统 |
| CN110082498A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-02 | 三峡大学 | 一种基于无线传感器物联网的滑坡监测数据无人机采集系统 |
| CN111505227A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-08-07 | 徐亚果 | 一种水质检测节点电路 |
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| CN111505227B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-05-13 | 河北华厚天成环保技术有限公司 | 一种水质检测节点电路 |
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