CN106161615A - 一种实时近海养殖环境监测系统 - Google Patents

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CN106161615A CN201610514831.XA CN201610514831A CN106161615A CN 106161615 A CN106161615 A CN 106161615A CN 201610514831 A CN201610514831 A CN 201610514831A CN 106161615 A CN106161615 A CN 106161615A
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任钢
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Huainan Agricultural Ecological Agriculture Co Ltd
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Huainan Agricultural Ecological Agriculture Co Ltd
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    • H04L67/01—Protocols
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种实时近海养殖环境监测系统，包括用于实时采集海洋环境参数的感知层和用于接收数据并对数据进行统计分析与展示的应用层，感知层和应用层之间通过网络运输层连接，网络运输层负责将采集的数据准确实时地传输到应用层。本发明整体结构分为感知层、网络运输层和应用层三个层次，感知层由多个传感器节点构成WSN网络，获取该海域的多个环境参数，并通过网络运输层及时传输到应用层，应用层接收数据，并针对各种应用对数据进行统计分析与展示，用户通过PC终端或移动终端查看该海域各节点环境的实时监测信息，实现对近海养殖环境的快速、实时、网络化的连续监测，提高养殖产品质量和产量，保证产品绿色无污染，大大提高了经济效益。

Description

一种实时近海养殖环境监测系统
技术领域
本发明属于农业生产技术领域，涉及一种近海环境监测系统，具体是一种实时近海养殖环境监测系统。
背景技术
海上的环境参数变幻莫测，如果近海养殖户能够实时准确的掌握海水的温度、盐度、深度、叶绿素、氧化氧等多个环境参数，就可以针对性的改善养殖工作，大幅度增加产量，并且当海洋灾害时能采取措施，减小经济损失，近海养殖环境是影响近海养殖业产品质量和产量的重要环境条件。
而现有的近海环境监测系统存在实时性差、监测范围小、成本高、可扩展性差等不足，养殖者无法精准实时的对近海养殖环境进行监测，影响产品质量和经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时性强、成本低、监测范围广的实时近海养殖环境监测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种实时近海养殖环境监测系统，包括用于实时采集海洋环境参数的感知层和用于接收数据并对数据进行统计分析与展示的应用层，所述的感知层和应用层之间通过网络运输层连接，所述的网络运输层负责将采集的数据准确实时地传输到应用层。
进一步地，所述的感知层采用ZigBee通信技术构建WSN网络，所述的WSN网络包括通过无线网络相互连接的若干个WSN节点。
再进一步地，所述的WSN节点分为若干普通数据采集节点和一个汇聚通信节点，所述的普通数据采集节点负责采集海洋环境参数并传输给汇聚通信节点，所述的汇聚通信节点连接网络运输层，负责采集海洋环境参数以及将普通数据节点采集到的环境参数通过网络运输层传输到应用层。
再进一步地，所述的WSN节点包括用于实时采集海洋环境参数的水质传感器、用于存储和处理采集数据的数据处理模块、用于传输数据的数据传输模块、用于接收卫星信号进行定位的GPS模块和用于供电的电源模块。
再进一步地，所述的普通数据采集节点的数据传输模块包括用于组建WSN网和传输数据的ZigBee通信模块，所述的汇聚通信节点的数据传输模块包括ZigBee通信模块和用于将数据传输到网络传输层的无线通信模块。
更进一步地，所述的电源模块包括用于给WSN节点供电的蓄电池和用于给WSN节点及蓄电池供电的太阳能电池，所述的太阳能电池通过开关稳压器接入电路。
进一步地，所述的网络运输层采用无线移动GSM/GPRS通信技术传输数据。
进一步地，所述的应用层包括用于接收海洋环境数据的接收终端，所述的接收终端连接网络运输层，所述的接收终端通过因特网连接有用于存储海洋环境数据的数据库服务器，所述的数据服务器通过英特网连接有用于对海洋环境数据进行处理分析的应用服务器，所述的应用服务器通过英特网连接有用于显示海洋环境信息的监控终端。
本发明的有益效果：本发明整体结构分为感知层、网络运输层和应用层三个层次，感知层由多个传感器节点构成WSN网络，获取该海域的温度、盐度、深度、叶绿素、氧化氧等多个环境参数，并通过网络运输层准确及时的传输到应用层，应用层接收数据，并针对各种应用对数据进行统计分析与展示，用户通过PC终端或移动终端查看该海域各节点环境的实时监测信息，使养殖户可以随时随地获取近海、近岸的海洋气象、水文以及生态资源参数，实现对近海养殖环境的快速、实时、网络化的连续监测，养殖户可根据具体环境参数调控养殖行为，提高产品质量和产量，同时系统对海洋环境污染、海洋气象灾害进行预警，养殖户可以及时作出针对性部署，避免由突发性的恶性污染事故或海洋气象灾害带来的损失，保证产品绿色无污染，大大提高了经济效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明系统示意图。
图2是本发明电源模块示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明提供了一种实时近海养殖环境监测系统，包括用于实时采集海洋环境参数的感知层和用于接收数据并对数据进行统计分析与展示的应用层，感知层和应用层之间通过网络运输层连接，网络运输层负责将采集的数据准确实时地传输到应用层。
感知层采用ZigBee通信技术构建WSN网络，WSN网络包括通过无线网络相互连接的八个WSN节点，其中七个为普通数据采集节点，一个为汇聚通信节点，普通数据采集节点对应于ZigBee协议中的端节点和路由节点，负责采集海洋环境参数并传输给汇聚通信节点，汇聚通信节点对应于ZigBee协议中的协调器和汇聚节点，汇聚通信节点连接网络运输层，负责采集海洋环境参数以及将普通数据节点采集到的环境参数通过网络运输层传输到应用层。
八个WSN节点均匀分布在近海海域内，包括用于实时采集海洋环境参数的水质传感器、用于存储和处理采集数据的数据处理模块、用于传输数据的数据传输模块、用于接收卫星信号进行定位的GPS模块和用于供电的电源模块，其中数据处理模块由单片机和存储设备构成，普通数据采集节点的数据传输模块包括用于组建WSN网和传输数据的ZigBee通信模块，汇聚通信节点的数据传输模块包括ZigBee通信模块和用于将数据传输到网络传输层的无线通信模块。
电源模块包括蓄电池和太阳能电池，太阳能电池用于给WSN节点的负载电路供电和对蓄电池充电，节约能源。太阳能电池通过开关稳压器接入电路，开关稳压器接收太阳能电池输出的不稳定电压，然后输出一个稳定的电压给充电电路，充分利用太阳能、有效控制电池的充放电和延长蓄电池的使用寿命。
网络运输层采用无线移动GSM/GPRS通信技术，将采集的数据准确实时地传输到应用层。
应用层包括用于接收海洋环境数据的接收终端，接收终端连接网络运输层，接收终端通过因特网连接有用于存储海洋环境数据的数据库服务器，数据服务器通过英特网连接有用于对海洋环境数据进行处理分析的应用服务器，应用服务器从数据库服务器上获取数据，处理分析后以图形化的方式展示，应用服务器通过英特网连接有用于显示海洋环境信息的监控终端，监控终端包括PC终端和移动终端，用户可通过因特网登陆到服务器上，通过浏览网页的形式查看海洋环境的实时监测信息。
本发明整体结构分为感知层、网络运输层和应用层三个层次，感知层由多个传感器节点构成WSN网络，获取该海域的温度、盐度、深度、叶绿素、氧化氧等多个环境参数，并通过网络运输层准确及时的传输到应用层，应用层接收数据，并针对各种应用对数据进行统计分析与展示，用户通过PC终端或移动终端查看该海域各节点环境的实时监测信息，使养殖户可以随时随地获取近海、近岸的海洋气象、水文以及生态资源参数，实现对近海养殖环境的快速、实时、网络化的连续监测，养殖户可根据具体环境参数调控养殖行为，提高产品质量和产量，同时系统对海洋环境污染、海洋气象灾害进行预警，养殖户可以及时作出针对性部署，避免由突发性的恶性污染事故或海洋气象灾害带来的损失，保证产品绿色无污染，大大提高了经济效益。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：包括用于实时采集海洋环境参数的感知层和用于接收数据并对数据进行统计分析与展示的应用层，所述的感知层和应用层之间通过网络运输层连接，所述的网络运输层负责将采集的数据准确实时地传输到应用层。
2.根据权利要求1所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的感知层采用ZigBee通信技术构建WSN网络，所述的WSN网络包括通过无线网络相互连接的若干个WSN节点。
3.根据权利要求2所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的WSN节点分为若干普通数据采集节点和一个汇聚通信节点，所述的普通数据采集节点负责采集海洋环境参数并传输给汇聚通信节点，所述的汇聚通信节点连接网络运输层，负责采集海洋环境参数以及将普通数据节点采集到的环境参数通过网络运输层传输到应用层。
4.根据权利要求3所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的WSN节点包括用于实时采集海洋环境参数的水质传感器、用于存储和处理采集数据的数据处理模块、用于传输数据的数据传输模块、用于接收卫星信号进行定位的GPS模块和用于供电的电源模块。
5.根据权利要求4所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的普通数据采集节点的数据传输模块包括用于组建WSN网和传输数据的ZigBee通信模块，所述的汇聚通信节点的数据传输模块包括ZigBee通信模块和用于将数据传输到网络传输层的无线通信模块。
6.根据权利要求4所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的电源模块包括用于给WSN节点供电的蓄电池和用于给WSN节点及蓄电池供电的太阳能电池，所述的太阳能电池通过开关稳压器接入电路。
7.根据权利要求1所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的网络运输层采用无线移动GSM/GPRS通信技术传输数据。
8.根据权利要求1所述的一种实时近海养殖环境监测系统，其特征在于：所述的应用层包括用于接收海洋环境数据的接收终端，所述的接收终端连接网络运输层，所述的接收终端通过因特网连接有用于存储海洋环境数据的数据库服务器，所述的数据服务器通过英特网连接有用于对海洋环境数据进行处理分析的应用服务器，所述的应用服务器通过英特网连接有用于显示海洋环境信息的监控终端。
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