CN106723464A - 一种用于水产养殖现场预警的变色马夹及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于水产养殖现场预警的变色马夹及使用方法，所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹包括电致变色材料马夹、ZigBee模块、窄带物联网模块、微处理器、语音单元、显示屏、蓝牙BLE模块、环境检测模块、供电单元、人体红外传感器；所述电致变色材料马夹是一件用电致变色材料制成的马夹，根据警示需求对所述马夹的特定材料施加一个电压差而产生颜色变化；通过ZigBee自组网功能完成网络自动连接和数据查询，通过获取监测主机采集的水质监测数据与自身采集的环境参数做对比和算法补偿，通过窄带物联网无线通讯技术定期或实时将监测数据长距离传输到远程管理平台。本发明技术思路新颖、时尚且存在巨大的商机。

Description

一种用于水产养殖现场预警的变色马夹及其实现方法

技术领域

本发明涉及水产养殖水质监测与智能马夹领域，特别是一种用于水产养殖现场预警的变色马夹及其实现方法。

背景技术

传统的水产养殖的水质监测领域，水质是否异常一般依靠工作人员的经验判断，有时再结合各类手持式的便携监测仪器进行数据量化，近年来，也有部分养殖大户尝试布置了实时在线水质监测系统；实时在线监测系统因为智能设备及系统的整体价格偏高的原因，以及传感器长期使用不准确的原因，还没有受到养殖从业者的广泛认可。

养殖从业者普遍是通过手持式的便携监测仪器进行现场检测验证，手持式便携监测仪器一般自带显示屏，没有自带显示屏的通常能连接手机并用手机上的APP查看相关信息。手持式便携监测仪器还需要连接一个或几个数据线很长的传感器，比如温度与溶解氧复合传感器、温度与pH复合传感器或者盐度传感器等。通常一个人一边将传感器放入到相关待测水域中，并等待一定时间让传感器内部电解液与水体的温度进入相对稳定状态，同时一边操作手持式便携监测仪器，或操作手机APP查看。

通常在操作的过程中，需要通过调整监测传感器的数据线长度来改变传感器在水体中的深度位置，有的传感器还需要轻微摆动与水体做相对运动才能测量更加准确，比如极谱法和原电池法的溶解氧传感器。这种操作方式比较费时费力，至少需要两只手同时配合操作，很难再腾出手来做其他事情，所以往往在监测时是两人相互配合，其中一个人提着传感器并适当调整位置或摆动，另一个人拿手持式便携监测仪器或手机APP查看数据。

其实更多时候，养殖从业者并不关心具体的水质参数值，他们更关心结果，就是检测的参数值是多少并不重要，只要告诉他们正常不正常即可，所以这个行业迫切需要从实用的角度出发，研制出方便实用的仪器，比如工作人员在现场工作时，能有仪器也在自动监测水质，并且能直观告知现在是否出现异常，而不需要通过手机短信或者手机APP告警。

发明内容

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水产养殖现场预警的、通过物联网自动连接查询数据的、具备窄带物联网远程通讯且能够在监测参数异常时变色的水质监测变色马夹，以及变色马夹的使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹包括电致变色材料马夹、ZigBee模块、窄带物联网模块、微处理器、语音单元、显示屏、蓝牙BLE模块、环境检测模块、供电单元、人体红外传感器；所述电致变色材料马夹是一件用电致变色材料制成的马夹，根据警示需求对所述马夹的特定材料施加一个电压差而产生颜色变化。

进一步的，所述电致变色材料马夹可以是整件马夹都采用特定的电致变色材料制成，也可以为了节约成本，只是部分特定位置采用电致变色材料制成。

进一步的，所述ZigBee模块是基于ZigBee Pro协议的低功耗终端模块，当身穿所述用于水产养殖现场预警的变色马夹的工作人员处于监测现场ZigBee网络覆盖范围内时，所述ZigBee模块会自动连接加入所述ZigBee网络，同时向现场的监测主机定期查询水质监测实时数据；当监测数据有异常时，通过所述电致变色材料马夹的颜色变化警示，同时通过所述语音单元进行语音提醒。

进一步的，所述蓝牙BLE模块是低功耗的BLE4.0蓝牙模块，可与手机相连，并通过手机APP获取更加详细的监测参数及数据变化趋势信息。

进一步的，所述窄带物联网模块是低功耗的且远距离通讯的NB-IoT通讯模块；所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的监测数据信息和位置信息通过所述的NB-IoT通讯模块传输到远程管理平台。

进一步的，所述显示屏是一个方便工作人员低头观察的显示信息倒挂的低功耗的LCD显示屏，所述LCD显示屏首选低功耗段码式显示屏，显示当前所述变色马夹与现场监测主机连接的监测通道及参数值；所述LCD显示屏可以根据使用者意愿自由旋转角度。

进一步的，所述用于水产养殖现场预警的变色马夹还在适当配置有人体红外传感器，所述人体红外传感器是一种用于感知人体的低功耗的热释电红外传感器；当所述变色马夹被工作人员脱下远离人体后，所有器件进入深度休眠状态。

进一步的，所述环境检测模块是一种可以监测空气大气压力和环境温度的传感器模块，所述微处理通过所述环境检测模块的采集值对现场监测主机的采集值进行温度和压力的算法补偿。

进一步的，所述供电单元包括大容量锂电池、相关充电电路、USB接口。

一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的实现方法，按以下步骤进行：

（1）现场布置带有水质监测传感器的监测主机，各监测主机上的ZigBee模块全是ZigBee路由功能模块，并在现场布置一个ZigBee协调器创建ZigBee无线网络；

（2）工作人员身穿所述变色马夹走进ZigBee无线网络覆盖的监测现场时，所述变色马夹上的低功耗ZigBee终端会自动连接现场ZigBee无线网络，自动获取现场监测主机的监测数据；

（3）所述变色马夹上的环境检测模块也在定期采集大气压力和环境温度，对现场监测主机上采集的相关数据进行温度和压力的补偿修正，监测数据无异常时没有任何显示或提示；

（4）当监测数据异常时，所述变色马夹会启动警示模式，通过马夹颜色的变化及语音来警示，同时所述显示屏上显示异常的通道及对应监测值，促使工作人员及时采集措施；

（5）可选择打开手机蓝牙与所述变色马夹连接，打开手机APP，查询更详细的实时监测数据与历史数据信息，以及查看直观的数据变化趋势图形；

（6）当所述变色马夹上的ZigBee模块与现场ZigBee无线网络断开时，且当监测主机监测到有异常数据时，在远程管理平台获取监测主机传递的信息后，远程管理平台同步通过窄带物联网模块传递相关异常信息到所述变色马夹上；

（7）工作人员离开现场，所述变色马夹断开与ZigBee网络的连接，并将所有储存的实时监测数据、环境参数等信息通过窄带物联网模块自动上传至远程管理平台；

（8）工作人员脱掉所述变色马夹放置在远离人体的合适位置，或者所述变色马夹断开与现场ZigBee网络的连接有一定的时间后，所述变色马进入深度休眠状态。

与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：穿上所述变色马夹的工作人员在现场工作时不必特意去每个池塘进行水质检测，也不必掏出手机查看是否有异常短信通知或者APP上的异常信息，只要人在现场，水质一出现异常，马夹立即变色，并有语音提醒，非常直观方便；这种通过现场监测主机的水质监测结合现场人体服装变色警示的方式，比较时尚新鲜，接受度高；通过ZigBee自组网功能完成网络自动连接和数据查询，省时省力、方便快捷；通过获取监测主机采集的水质监测数据与自身采集的环境参数做对比和算法补偿，能及时发现在线监测主机对应传感器的当前工作状态，是否需要维护或清洗，既方便又靠谱；通过窄带物联网无线通讯技术，可定期或实时将监测数据长距离传输到远程管理平台；在所述变色马夹离开现场ZigBee网络后，有异常情况仍然可以通过窄带物联网无线通讯模块传递相关信息，双重保护。

本发明的用于水产养殖现场预警的变色马夹，有巨大的商机，市场前景广阔。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的电路实现示意图。

图2为本发明实施例的简易正面视图。

图1中：1-电致变色材料马夹、2-ZigBee模块、3-窄带物联网模块、4-微处理器、5-语音单元、6-显示屏、7-蓝牙BLE模块、8-环境检测模块、9-供电单元、10-人体红外传感器。

图2中：5-语音单元、6-显示屏。

具体实施方式

下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

如图1所示，所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹包括电致变色材料马夹1、ZigBee模块2、窄带物联网模块3、微处理器4、语音单元5、显示屏6、蓝牙BLE模块7、环境检测模块8、供电单元9、人体红外传感器10；所述电致变色材料马夹1是一件用电致变色材料制成的马夹，根据警示需求对所述马夹的特定材料施加一个电压差而产生颜色变化。

在本实施例中，所述电致变色材料马夹1可以是整件马夹都采用特定的电致变色材料制成，也可以为了节约成本，只是部分特定位置采用电致变色材料制成。如图2所示，只有两个口袋采用电致变色材料制成，马夹的其它部位采用常见的马夹面料制成。

在本实施例中，所述ZigBee模块2是基于ZigBee Pro协议的低功耗终端模块，当身穿所述用于水产养殖现场预警的变色马夹的工作人员处于监测现场ZigBee网络覆盖范围内时，所述ZigBee模块会2自动连接加入所述ZigBee网络，同时向现场的监测主机定期查询水质监测实时数据；当监测数据有异常时，通过所述电致变色材料马夹的颜色变化警示，同时通过所述语音单元5进行语音提醒。

在本实施例中，所述蓝牙BLE模块7是低功耗的BLE4.0蓝牙模块，可与手机相连，并通过手机APP获取更加详细的监测参数及数据变化趋势信息。

在本实施例中，所述窄带物联网模块3是低功耗的且远距离通讯的NB-IoT通讯模块；所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的监测数据信息和位置信息通过所述的NB-IoT通讯模块传输到远程管理平台。

在本实施例中，所述显示屏6是一个方便工作人员低头观察的显示信息倒挂的低功耗的LCD显示屏，所述LCD显示屏6首选低功耗段码式显示屏，显示当前所述变色马夹与现场监测主机连接的监测通道及参数值；所述LCD显示屏6可以根据使用者意愿自由旋转角度。

在本实施例中，所述用于水产养殖现场预警的变色马夹还在适当配置有人体红外传感器10，所述人体红外传感器10是一种用于感知人体的低功耗的热释电红外传感器；当所述变色马夹被工作人员脱下并远离人体后，所有器件进入深度休眠状态。

在本实施例中，所述环境检测模块8是一种可以监测空气大气压力和环境温度的传感器模块，所述微处理4通过所述环境检测模块8的采集值对现场监测主机的采集值进行温度和压力的算法补偿。

在本实施例中，所述供电单元9包括大容量锂电池、相关充电电路、USB接口。

一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的实现方法，按以下步骤进行：

（1）现场布置带有水质监测传感器的监测主机，各监测主机上的ZigBee模块全是ZigBee路由功能模块，并在现场布置一个ZigBee协调器创建ZigBee无线网络；

（2）工作人员身穿所述变色马夹走进ZigBee无线网络覆盖的监测现场时，所述变色马夹上的低功耗ZigBee终端会自动连接现场ZigBee无线网络，自动获取现场监测主机的监测数据；

（3）所述变色马夹上的环境检测模块也在定期采集大气压力和环境温度，对现场监测主机上采集的相关数据进行温度和压力的补偿修正，监测数据无异常时没有任何显示或提示；

（4）当监测数据异常时，所述变色马夹会启动警示模式，通过马夹颜色的变化及语音来警示，同时所述显示屏上显示异常的通道及对应监测值，促使工作人员及时采集措施；

（5）可选择打开手机蓝牙与所述变色马夹连接，打开手机APP，查询更详细的实时监测数据与历史数据信息，以及查看直观的数据变化趋势图形；

（6）当所述变色马夹上的ZigBee模块与现场ZigBee无线网络断开时，且当监测主机监测到有异常数据时，在远程管理平台获取监测主机传递的信息后，远程管理平台同步通过窄带物联网模块传递相关异常信息到所述变色马夹上；

（7）工作人员离开现场，所述变色马夹断开与ZigBee网络的连接，并将所有储存的实时监测数据、环境参数等信息通过窄带物联网模块自动上传至远程管理平台；

（8）工作人员脱掉所述变色马夹放置在远离人体的合适位置，或者所述变色马夹断开与现场ZigBee网络的连接有一定的时间后，所述变色马进入深度休眠状态。

在本实施例中，穿上所述变色马夹的工作人员在现场工作时不必特意去每个池塘进行水质检测，也不必掏出手机查看是否有异常短信通知或者APP上的异常信息，只要人在现场，水质一出现异常，马夹立即变色，并有语音提醒，非常直观方便；这种通过现场监测主机的水质监测结合现场人体服装变色警示的方式，比较时尚新鲜，接受度高；通过ZigBee自组网功能完成网络自动连接和数据查询，省时省力、方便快捷；通过获取监测主机采集的水质监测数据与自身采集的环境参数做对比和算法补偿，能及时发现在线监测主机对应传感器的当前工作状态，是否需要维护或清洗，既方便又靠谱；通过窄带物联网无线通讯技术，可定期或实时将监测数据长距离传输到远程管理平台；在所述变色马夹离开现场ZigBee网络后，有异常依然可以通过窄带物联网无线通讯模块传递相关信息，双重保护。

在本实施例中，所述变色马夹是一种可用于水产养殖现场预警的智能马夹，同样适合其他监测警示行业，有巨大的商机，市场前景广阔。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的变色马夹及其实现方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹包括电致变色材料马夹、ZigBee模块、窄带物联网模块、微处理器、语音单元、显示屏、蓝牙BLE模块、环境检测模块、供电单元、人体红外传感器；所述电致变色材料马夹是一件用电致变色材料制成的马夹，根据警示需求对所述马夹的特定材料施加一个电压差而产生颜色变化。

2.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述电致变色材料马夹可以是整件马夹都采用特定的电致变色材料制成，也可以为了节约成本，只是部分特定位置采用电致变色材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述ZigBee模块是基于ZigBee Pro协议的低功耗终端模块，当身穿所述用于水产养殖现场预警的变色马夹的工作人员处于监测现场ZigBee网络覆盖范围内时，所述ZigBee模块会自动连接加入所述ZigBee网络，同时向现场的监测主机定期查询水质监测实时数据；当监测数据有异常时，通过所述电致变色材料马夹的颜色变化警示，同时通过所述语音单元进行语音提醒。

4.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述蓝牙BLE模块是低功耗的BLE4.0蓝牙模块，可与手机相连，并通过手机APP获取更加详细的监测参数及数据变化趋势信息。

5.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述窄带物联网模块是低功耗的且远距离通讯的NB-IoT通讯模块；所述一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的监测数据信息和位置信息通过所述的NB-IoT通讯模块传输到远程管理平台。

6.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述显示屏是一个方便工作人员低头观察的显示信息倒挂的低功耗的LCD显示屏，所述LCD显示屏首选低功耗段码式显示屏，显示当前所述变色马夹与现场监测主机连接的监测通道及参数值；所述LCD显示屏可以根据使用者意愿自由旋转角度。

7.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述用于水产养殖现场预警的变色马夹还在适当配置有人体红外传感器，所述人体红外传感器是一种用于感知人体的低功耗的热释电红外传感器；当所述变色马夹被工作人员脱下远离人体后，所有器件进入深度休眠状态。

8.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述环境检测模块是一种可以监测空气大气压力和环境温度的传感器模块，所述微处理通过所述环境检测模块的采集值对现场监测主机的采集值进行温度和压力的算法补偿。

9.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖现场预警的变色马夹，其特征在于：所述供电单元包括大容量锂电池、相关充电电路、USB接口。

10.一种用于水产养殖现场预警的变色马夹的实现方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）现场布置带有水质监测传感器的监测主机，各监测主机上的ZigBee模块全是ZigBee路由功能模块，并在现场布置一个ZigBee协调器创建ZigBee无线网络；

（2）工作人员身穿所述变色马夹走进ZigBee无线网络覆盖的监测现场时，所述变色马夹上的低功耗ZigBee终端会自动连接现场ZigBee无线网络，自动获取现场监测主机的监测数据；

（3）所述变色马夹上的环境检测模块也在定期采集大气压力和环境温度，对现场监测主机上采集的相关数据进行温度和压力的补偿修正，监测数据无异常时没有任何显示或提示；

（4）当监测数据异常时，所述变色马夹会启动警示模式，通过马夹颜色的变化及语音来警示，同时所述显示屏上显示异常的通道及对应监测值，促使工作人员及时采集措施；

（5）可选择打开手机蓝牙与所述变色马夹连接，打开手机APP，查询更详细的实时监测数据与历史数据信息，以及查看直观的数据变化趋势图形；

（6）当所述变色马夹上的ZigBee模块与现场ZigBee无线网络断开时，且当监测主机监测到有异常数据时，在远程管理平台获取监测主机传递的信息后，远程管理平台同步通过窄带物联网模块传递相关异常信息到所述变色马夹上；

（7）工作人员离开现场，所述变色马夹断开与ZigBee网络的连接，并将所有储存的实时监测数据、环境参数等信息通过窄带物联网模块自动上传至远程管理平台；

（8）工作人员脱掉所述变色马夹放置在远离人体的合适位置，或者所述变色马夹断开与现场ZigBee网络的连接有一定的时间后，所述变色马进入深度休眠状态。