CN202004800U - 水质参数无线传感器网络监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水质参数无线传感器网络监测系统，该系统包括：数据采集节点(1)，采集水质参数，并对采集的数据进行处理后传送至路由中继节点(2)；路由中继节点(2)，接收所述数据采集节点(1)传送的数据，并将其转发至现场监测中心(3)；现场监测中心(3)，接收所述路由中继节点(2)转发的数据，并对接收到的数据进行实时显示、查询、存储以及下载，并将其传送至远程监控平台(4)；远程监控平台(4)，接收所述现场监测中心(3)传送的数据，并对接收的数据进行远程监控。本实用新型的系统可实现对水产养殖领域水质多参数实时、自动和远程监测。

Description

水质参数无线传感器网络监测系统

技术领域

本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种水质预测系统。

背景技术

水产养殖用水是养殖动物的生活环境，每一种水产养殖动物都需要有适合其生存的水质环境，水质环境的质量直接关系到水产养殖动物的生长和发育，从而关系到水产养殖业的产量、质量和经济效益。随着工农业的不断发展，化肥、农药、工业污水、化工产业的废水废气等对环境的污染，特别是对江河湖海水域水质的污染不断家中，对水产养殖环境造成了很大的破坏。

水质自动监测是以在线式自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一套在线自动监测体系。与常规方式相比，水质自动监测技术及装置有很多优点，但目前仍存在很多问题：(1)设备自动化程度低，监测的参数少、实时性差；(2)监测系统的网络化程度不高、适应恶劣环境的能力差；(3)系统组网技术单一，很难实现远距离的数据传输；(4)网络速度及数据传输的安全性难以保障。此外，水质自动监测大多采用国外进口的设备和技术，价格昂贵，运行费用高。

无线传感器网络(WSN)是由大量的传感器节点采用无线自组织方式构成的网络，其网络覆盖广、灵活、数据传输可靠、成本低等特点使它适合用于大范围的监测。因此，针对水产养殖场面积大、布线困难的问题，运用最新的无线传感器网络技术，结合智能传感技术，研制一种低功耗、低成本、多参数的全无线水产养殖水质智能监控系统具有广泛的应用价值和市场前景。

目前已有一些涉及水产养殖水质自动监控的专利，例如，公开号为CN1625110A的中国专利“环保水质远程监控报警系统”，通过中心计算机、基站计算机和在线监测仪联网，提供了一个耗资低廉、切实可行，且能同步实行、灵活介入地监测水质参数的一种无线解决方案，但是使用通用的无线局域网，组网形式简单，不能很好地实施长远距离和大范围的数据传输，数据传输的安全性也难以保障。另外，公开号为CN101339179A的中国专利“一种用于水产养殖的水质远程动态监测系统及方法”，提供了一种水产养殖中水质远程动态监测的装置和方法，形成一整套养殖车间水质远程动态监测系统，具有良好的实用性和先进性，但是在系统的节能和维护方面还有待改进。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可实现对水产养殖领域水质多参数实时、自动和远程监测的水质参数无线传感器网络监测系统。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供了一种水质参数无线传感器网络监测系统，该系统包括：数据采集节点，采集水质参数，并对采集的数据进行处理后传送至路由中继节点；路由中继节点，接收所述数据采集节点传送的数据，并将其转发至现场监控中心；现场监测中心，接收所述路由中继节点转发的数据，并对接收到的数据进行实时显示、查询、存储以及下载，并将其传送至远程监控平台；远程监控平台，接收所述现场监测中心传送的数据，并对接收的数据进行远程监控。

其中，所述数据采集节点进一步包括：太阳能板，设置在圆柱形壳体顶端；圆柱形壳体，通过圆柱形接口与浮漂相连，所述圆柱形壳体内设置电池、电路板以及ZigBee模块，所述电池与所述电路板以及ZigBee模块均相连，所述ZigBee模块与所述电路板相连，将所述电路板传送的信号传送至所述路由中继节点；水质传感器，连接于信号线一端，所述信号线穿过所述浮漂，其另一端连接传感器端子所述传感器端子与所述电路板相连，将所述水质传感器采集到的信号传送到所述电路板；锚，通过缆线固定于所述浮漂内，并延伸至所述浮漂外。

其中，所述传感器端子通过传感器接口与所述电路板相连。

其中，所述浮漂中心轴线上设有通孔，所述壳体与所述通孔密封连接，所述通孔内壁上设有内部绳耳，线夹通过卸扣与所述内部绳耳连接，所述信号线固定在所述线夹内，所述线夹下端设有缆绳接口，所述缆绳通过所述缆绳接口固定在线夹上。

其中，所述线夹由两个线夹片对扣组成，两个线夹片中心部分设有过孔，两个线夹片的两个上部定点设有卸扣接口，所述卸扣一端通过所述卸扣接口与所述线夹连接，两个线夹片相对的内表面设置由夹线槽，所述信号线固定在所述夹线槽中，螺栓穿过所述过孔和垫片与螺母连接。

其中，所述数据采集节点包括9个水质传感器。

其中，所述浮漂为圆台形瓶体。

其中，所述浮漂的外壁表面设有绳耳。

其中，所述现场监测中心进一步包括：无线传感器模块，分别通过异步串行端口与现场传输功率控制器以及GPRS模块相连，对所述路由中继节点转发的数据进行实时显示、查询、存储、以及下载；现场传输功率控制器，与电源相连；GPRS模块，将所述无线传感器模块接收到的数据传送至所述远程监控平台。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型的系统具有以下优点：

(1)在养殖现场运用ZigBee协议进行无线通讯，现场无线单跳通信距离不低于500m，通过无线中继与缓存技术，可覆盖10平方公里的养殖场范围，同时数据采用无线网络传输，免除了布线，降低了设备成本，方便现场安装；

(2)无线网络系统除现场监测中心外，设备全部采用低功耗设计，太阳能供电，环保经济；

(3)整个监测过程自动执行，无需人工干预。

附图说明

图1为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统结构示意图；

图2为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的数据采集节点结构示意图；

图3为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的数据采集节点的连接示意图；

图4为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的数据采集节点的浮漂剖视图；

图5为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的线夹分解结构示意图；

图6为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的圆柱形壳体内部结构示意图；

图7为依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统的现场监测中心结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提出的水质参数无线传感器网络监测系统，结合附图及实施例详细说明如下。

如图1所示，依照本实用新型一种实施方式的水质参数无线传感器网络监测系统包括：数据采集节点1、路由中继节点2、现场监测中心3和远程监控平台4。

如图2所示，数据采集节点1包括：太阳能板5、圆柱形壳体6、圆柱形接口7、绳耳8、浮漂9、水质传感器10、传感器信号线11、锚12和缆绳13。其中，太阳能板5安装在圆柱形壳体6的顶端，圆柱形壳体6通过圆柱形接口7与浮漂9连接，浮漂9外壁表面上设有绳耳8。

如图3-5所示，浮漂9为圆台形瓶体，其中心轴线上设有通孔14。在通孔14的内壁设有内部绳耳17，线夹19通过卸扣18与内部绳耳17连接。线夹19由两个线夹片对扣组成，两个线夹片的大致中心部分设有过孔22，两个线夹片的两个上部顶点部分设有卸扣接口24，卸扣18一端通过该卸扣接口24与线夹19连接，两个线夹片的相对的内表面设有夹线槽26。螺栓23穿过过孔22和垫片21与螺母20连接，信号线11固定在夹线槽26中。线夹19的下端设有缆绳接口25，锚12通过缆绳13和缆绳接口25与线夹19连接。

如图3以及图6所示，圆柱形壳体6内设有电池27、电路板28和ZigBee模块29，其中，电池27与电路板28和ZigBee模块29相连，ZigBee模块29与所述电路板28相连，将电路板28发送的信号传送至路由中继节点2。信号线11连接水质传感器10，且置于水中，另一端连接传感器端子15，传感器端子15通过传感器接口16与电路板28相连，将水质传感器10采集到的信号传送到电路板28。本实施例的装置优选地最多可同时连接九个水质传感器，但不限9个，图示仅给出了连接四个水质传感器的情况。

如图7所示，所述现场监测中心3包括WSN模块30、现场传输功率控制器(TPC)31和GPRS模块32，WSN模块30分别通过异步串行端口与GPRS模块32和现场TPC31相连接，对路由中继节点转发的数据进行实时显示、查询、存储、以及下载；现场TPC31与电源33相连；GPRS模块32，将无线传感器模块30接收到的数据传送至远程监控平台4。

本实用新型的水质参数无线传感器网络监测系统的工作过程如下：

水质传感器10所采集的水质参数通过传感器信号线11，经传感器端子15传输至圆柱形壳体6中的电路板28，数据经处理后，由ZigBee模块29传输至路由中继节点2，并由该路由中继节点2转发至现场监测中心3，在现场监测中心3对采集到的数据进行实时显示、查询、存储和下载，并通过GPRS模块32传输到远程监控平台4。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，该系统包括：

数据采集节点(1)，采集水质参数，并对采集的数据进行处理后传送至路由中继节点(2)；

路由中继节点(2)，接收所述数据采集节点(1)传送的数据，并将其转发至现场监测中心(3)；

现场监测中心(3)，接收所述路由中继节点(2)转发的数据，并对接收到的数据进行实时显示、查询、存储以及下载，并将其传送至远程监控平台(4)；

远程监控平台(4)，接收所述现场监测中心(3)传送的数据，并对接收的数据进行远程监控。

2.如权利要求1所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述数据采集节点(1)进一步包括：

太阳能板(5)，设置在圆柱形壳体(6)顶端；

圆柱形壳体(6)，通过圆柱形接口(7)与浮漂(9)相连，所述圆柱形壳体(6)内设置电池(27)、电路板(28)以及ZigBee模块(29)，所述电池(27)与所述电路板(28)以及ZigBee模块(29)均相连，所述ZigBee模块(29)与所述电路板(28)相连，将所述电路板(28)传送的信号传送至所述路由中继节点(2)；

水质传感器(10)，连接于信号线(11)一端，所述信号线(11)穿过所述浮漂(9)，其另一端连接传感器端子(15)，所述传感器端子(15)与所述电路板(28)相连，将所述水质传感器(10)采集到的信号传送到所述电路板(28)；

锚(12)，通过缆线(13)固定于所述浮漂(9)内，并延伸至所述浮漂(9)外。

3.如权利要求2所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述传感器端子(15)通过传感器接口(16)与所述电路板(28)相连。

4.如权利要求3所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述浮漂(9)中心轴线上设有通孔(14)，所述壳体(6)与所述通孔(14)密封连接，所述通孔(14)内壁上设有内部绳耳(17)，线夹(19)通过卸扣(18)与所述内部绳耳(17)连接，所述信号线(11)固定在所述线夹(19)内，所述线夹(19)下端设有缆绳接口(25)，所述缆绳(13)通过所述缆绳接口(25)固定在线夹(19)上。

5.如权利要求4所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述线夹(19)由两个线夹片对扣组成，两个线夹片中心部分设有过孔(22)，两个线夹片的两个上部定点设有卸扣接口(24)，所述卸扣(18)一端通过所述卸扣接口(24)与所述线夹(19)连接，两个线夹片相对的内表面设置由夹线槽(26)，所述信号线(11)固定在所述夹线槽(26)中，螺栓(23)穿过所述过孔(22)和垫片(21)与螺母(20)连接。

6.如权利要求2所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述数据采集节点(1)包括9个水质传感器(10)。

7.如权利要求1-6任一项所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述浮漂(9)为圆台形瓶体。

8.如权利要求7所述的水质参数无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述浮漂(9)的外壁表面设有绳耳(8)。

9.如权利要求1所述的环境空气质量综合监测方法，其特征在于，所述现场监测中心(3)进一步包括：

无线传感器模块(30)，分别通过异步串行端口与现场传输功率控制器(31)以及GPRS模块(32)相连，对所述路由中继节点(2)转发的数据进行实时显示、查询、存储、以及下载；

现场传输功率控制器(31)，与电源(33)相连；

GPRS模块(32)，将所述无线传感器模块(30)接收到的数据传送至所述远程监控平台(4)。

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