CN204389943U - 一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，底层数据采集模块利用传感器组通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输到单片机A/D采样口；数据传输与处理模块利用单片机连接GPRS/GSM通信模块进行数据传输，通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器；服务器获得数据后在终端请求下发送至终端控制模块。本实用新型借助历史数据本实用新型克服传统检测终端是固定电脑的局限性，增加对远程数据监测的便携性，避免传统电脑客户端监测移动性不强，需要大量铺设传输线路以及价格昂贵等缺点，可以在任何有GPRS网络覆盖的地方利用3G网卡接收信号进行检测，提高机动灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于GPRS/GSM通信的方法和装置，属于物联网远程监控领域。特别是在现场利用MSP430F149低功耗单片机对数据进行采集处理，经由GPRS/GSM模块传输到ARM+LINUX服务器，服务器发送至远程客户端ARM架构嵌入式手持设备，对远程数据及设备进行检测及控制，主要应用于水产养殖，水质监测等领域。
背景技术
随着现代农业的进步发展以及农村向城市人口迁徙的增加，从事农业人口数越来越少并逐渐向其他行业转移，造成大量抛荒无人开垦田地状况。与此同时，农业需要借助科技在减少人力成本的前提下增加产量，所以其正在现代化浪潮下向着科技化和自动化方向蓬勃发展。在传统的水产养殖产业中融入现代化科学技术，以减少人力成本的投入，增加养殖环境监测的精确性，有利于提高养殖产品的产量，降低养殖风险性。在水产养殖产业中，鱼类的生存对于水质的要求非常高，水环境的各项指标对鱼类生长起着决定性作用。因此，如何保持水中的溶氧量，PH值，温度在鱼类一定适宜范围之内，是摆在传统水产养殖产业面前的重要问题。
而传统养殖业依靠人工观测和经验，并不能做到实时性和准确性，对于鱼类生存环境的控制存在一定滞后性。虽然有些养殖现场加入了一些现代化设备，比如设置增氧泵等，但是很大程度上仍然依赖于人工控制开关，还没有真正实现自动化控制。国内某些水产养殖基地在现场和远程分别设置PLC触摸屏与计算机显示数据，虽然在一定程序上实现了自动化检测和控制，但是由于其价格昂贵，可移动性差，大量布线等原因，制约着监测的便携性。
如果在现有水环境的检测和设备的控制上加入基于ARM的嵌入式手持设备，那么对于鱼类水环境的监测和控制将在便携性，实时性，精确性方面有着极大的提高。利用溶解氧、温度、水位、PH传感器，在水环境中采集信号，由调理电路将传感器信号转化为可测范围电压变量，在单片机处理后通过通信运营商的GPRS/GSM传输通道将数据发送到ARM+LINUX服务器，服务器发送数据至远程手持嵌入式客户端，在客户端程序中设置控 制参数，在超出一定变化范围内自动启动增氧泵、水泵等，对水环境进行定量精确控制，真正实现检测自动化，控制精确化，移动便携化。
借助以上方法，可以极大的减少人力物力投入，增加准确性，提高便携性，由传统经验方法转化为科学定量检测，对于保证水产养殖的环境条件提供高科技和高效率的方法。
实用新型内容
本实用新型的目的在于研制基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，增加对远程数据监测的便携性，避免传统电脑客户端监测移动性不强，需要大量铺设传输线路的的以及价格昂贵等缺点，可以在任何有GPRS网络覆盖的地方利用3G网卡接收信号进行检测，提高机动灵活性。
实现本实用新型的系统的技术方案是：
一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，包括底层数据采集模块、数据传输与处理模块、终端数据接收显示和存储模块，所述底层数据采集模块连接数据传输与处理模块，所述数据传输与处理模块通过无线传输发送给终端数据接收显示和存储模块；
所述底层数据采集模块包括传感器组、调理电路、单片机的A/D采样口，所述传感器组包括溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器，所述溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器均连接调理电路，所述调理电路连接单片机的A/D采样口；所述底层数据采集模块通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输到单片机A/D采样口；
所述数据传输与处理模块包括单片机、GPRS/GSM通信模块，所述单片机连接GPRS/GSM通信模块用于对数据的处理和传输，并通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器；
所述终端数据接收显示和存储模块包括服务器、终端控制模块；所述服务器无线连接终端控制模块用于获得水产养殖监控历史数据，并在终端请求下发送至终端控制模块。
进一步，所述单片机采用MSP430F149单片机；所述GPRS/GSM通信模块为GTM900C通信模块，所述单片机与GPRS/GSM模块之间利用UART直接连接，以相互发送数据和接收命令。
进一步，所述服务器为ARM架构的S3C2440和LINUX系统构成。
进一步，所述终端控制模块为ARM架构的嵌入式手持设备，所述嵌入式手持设备一方面用于实时显示现场溶氧，温度，水位，PH数据，随时向服务器发送调用历史数据命令；另一方面嵌入式手持设备用于设置各参数阀值，通过手动发出开关泵命令，控制现场设备 做出动作。
进一步，还包括增氧泵和水泵，所述增氧泵和水泵通过继电器和单片机相连接。
进一步，还包括太阳能12V供电输入模块，用于为给GPRS/GSM模块GTM900C、单片机和传感器组供电。
本实用新型具有以下技术效果：
1)克服传统检测终端是固定电脑的局限性，增加便携移动性，减少大量布线，降低成本投入，可以随时随地在有GPRS覆盖的地方监测数据和控制设备。
2)嵌入式手持设备轻便小巧，普通电池可供电续航，减少用电损耗。
3)可调用任意时间段TXT文本数据，查看各项参数历史数据。
4)嵌入式手持设备可查看比较不同参数数据曲线，分析相互之间的关系影响，借助历
史数据变化情况，在后台做出参数变化动态预测，提出控制建议和警报。
附图说明
图1是本实用新型的系统总体框图；
图2是本实用新型的系统原理图；
图3是本实用新型的程序流程图；
图4是本实用新型的软件客户端控制界面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述。
从图1可以看出，本设计主要分为底层数据采集，数据处理，数据传输，终端数据接收显示和存储等几大模块，MSP430低功耗单片机通过传感器节点采集数据信息，并将所采集的信息发送给GSM/GPRS模块，通过无线传输第三方通信公司基站发送给ARM服务器，最后ARM服务器将信息发送给各个嵌入式手持设备终端。
具体设计原理图如图2所示，利用溶氧，温度，水位，PH传感器产生的电信号经过调理电路处理为MSP430单片机模拟采样电压范围之内，经过MSP430单片机数据处理后通过GTM900C解析服务器域名获得IP与服务器建立TCP/IP连接以传输数据，终端的嵌入式ARM手持设备以同样的方式与服务器建立TCP连接，实现接收显示实时数据，存储当前数据，调用历史数据功能。并且可以从终端设备发送令到现场，控制氧泵及水泵的开关，以维持水产养殖产品的稳定生存条件。
嵌入式ARM架构作为手持设备，ARM+LINUX作为服务器，整个系统包括底层数据 采集，数据处理，数据传输，远程监控等几大模块。底层数据采集利用溶解氧、温度、PH、水位传感器，通过调理电路把传感器信号转化为0-3.3V电压并传输到MSP430F149低功耗单片机A/D采样口，模拟信号采样转变为数字信号后单片机进行滤波处理。数据传输模块利用单片机连接GPRS/GSM通信模块GTM900C经行数据传输，可以通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器，服务器获得数据后在终端请求下发送至嵌入式手持设备客户端。
利用太阳能光伏板将太阳能转为12V电压的电能存储到蓄电池，在有光照条件下蓄电池充电及给模块供电，在没有光照的条件下蓄电池利用存储的电量提供给模块正常工作。12V电压经过可调节稳压芯片LM2576-ADJ产生4.5V/3A给GPRS/GSM模块GTM900C，由于在数据收发瞬间该模块需要的峰值电流达到2A，所以该稳压芯片可以保证一定的电流裕量。LM2576产生的4.5V电压又经过LM1117-3.3产生3.3V/800mA给MSP430F149单片机供电，由于MSP430单片机以低功耗著称，所以800mA电流可以满足其运行要求。传感器产生的信号经过调理电路转化为0-3.3V模拟电压接入到MSP430单片机的A/D采样口转化为数字电压，又对数字电压经行滤波处理，剔除数据干扰，保证数据采集稳定性。根据温度与溶氧、PH之间关系，加入温度补偿增加溶氧和PH数据科学性。单片机与GPRS/GSM模块之间利用UART直接连接，以相互发送数据和接收命令。
如图3-4所示，为基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控方法和监控界面，水产养殖远程手持设备客户端软件执行以下步骤：
1.在嵌入式手持设备的客户端启动后解析服务器的域名，获得服务器IP。
2.客户端打开SOCKET控件，与服务器建立TCP/IP连接，建立成功后关闭SOCKET控件。
3.发出请求接收数据命令，实时显示现场各项数据。
4.可调用查看以TXT文本形式存储在服务器的历史数据。
5.将接受到的数据以时间为单位画出动态曲线实时显示。
在传输数据发送之前需要在服务器和GPRS设备、服务器和嵌入式手持设备之间建立TCP/IP连接，服务器是由ARM架构的S3C2440和LINUX系统组成，绑定申请的域名和分配到的动态IP，终端和现场端通过解析服务器域名获得服务器IP，建立TCP连接后利用SOCKET进行数据通信。GPRS模块和手持设备在每发送接收一次数据后检查是否有发送成功返回信息，如果有则准备下一次发送；如果没有，则跳出循环重启设备，重新建立TCP/IP连接。服务器在设定时间内没有接收到终端的数据，则重新打开SOCKET控件，准备建立 新连接。服务器在获得数据后存储到数据库中并发送至嵌入式手持设备ARM客户端显示数据。客户端可以通过主动获取数据的方式避免被动接收数据时导致大量数据拥堵而超出存储空间。
嵌入式手持设备客户端部分采用的CPU处理器是S3C2440A-40，是基于ARM 920T内核，其主频高达400MHz，可满足大量数据的高速处理要求。同时搭载适用于个人桌面显示的LINUX系统Ubuntu9.10版本，在Hitachi 4.3寸触摸屏LCD上利用QT显示直观的人机交互界面。整个设备配有两个闪存，分别是256M NAND FLASH(8bit宽度)和64M SDRAM(32bit宽度)。该手持设备既可以在IEEE 802.11b标准的无线局域网(Wireless Fidelity)环境下通过100Mbps低功耗嵌入式专用以太网网络芯片DM9000A借助USB无线网卡设备与服务器之间进行通信，也可以通过GPRS无线网络利用GTM900C完成与服务器之间的数据的接收和命令的发送。设备还带有MICROSD卡接口，支持MICROSD/TF存储卡，最高存储容量可达32G，为数据在手持设备上的保存提供充足的空间。整个设备采用5-12V宽电压输入，为各个部分提供合适的工作电压，维持其正常运作。
在嵌入式手持设备的客户端控制界面实现以下功能：
1.分别实时显示现场溶氧，温度，水位，PH数据，正常显示为绿色，当数值超过或低于程序设置值时数据变红，以作警告提示。其数据精确到小数点后两位。
2.可随时向服务器发送调用历史数据命令，将存储在服务器数据库中的数据以TXT文本形式发送到终端，以备随时调用查看。
3.输入起始时间和终止时间，然后调用查看该时间段历史数据信息，并以曲线图的形式表示出来。
4.嵌入式手持设备的客户端程序中设置各参数阀值，在超出一定变化范围内自动发出控制命令控制远程现场设备的开启和关闭。
5.嵌入式手持设备的客户端设置按键可手动发出开关泵命令，控制现场设备做出动作，维持适宜稳定的水环境。
6.比较分析存储的历史和实时数据，对下一阶段数据变化做出变化预测，发出建议给执行者，人为提前操作设备，以在一定程度上降低控制的滞后性。
虽然以上描述了本实用新型的一个具体实施方式，但本领域内的科技人员应当理解，这些实施实例可以做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，包括底层数据采集模块、数据传输与处理模块、终端数据接收显示和存储模块，所述底层数据采集模块连接数据传输与处理模块，所述数据传输与处理模块通过无线传输发送给终端数据接收显示和存储模块；
所述底层数据采集模块包括传感器组、调理电路、单片机的A/D采样口，所述传感器组包括溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器，所述溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器均连接调理电路，所述调理电路连接单片机的A/D采样口；所述底层数据采集模块通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输到单片机A/D采样口；
所述数据传输与处理模块包括单片机、GPRS/GSM通信模块，所述单片机连接GPRS/GSM通信模块用于对数据的处理和传输，并通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器；
所述终端数据接收显示和存储模块包括服务器、终端控制模块；所述服务器无线连接终端控制模块用于获得水产养殖监控历史数据，并在终端请求下发送至终端控制模块。
2.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述单片机采用MSP430F149单片机；所述GPRS/GSM通信模块为GTM900C通信模块，所述单片机与GPRS/GSM模块之间利用UART直接连接，以相互发送数据和接收命令。
3.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述服务器为ARM架构的S3C2440和LINUX系统构成。
4.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述终端控制模块为ARM架构的嵌入式手持设备，所述嵌入式手持设备一方面用于实时显示现场溶氧，温度，水位，PH数据，随时向服务器发送调用历史数据命令；另一方面嵌入式手持设备用于设置各参数阀值，通过手动发出开关泵命令，控制现场设备做出动作。
5.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，还包括增氧泵和水泵，所述增氧泵和水泵通过继电器和单片机相连接。
6.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，还包括太阳能12V供电输入模块，用于为给GPRS/GSM模块GTM900C、单片机和传感器组供电。
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| CN105137770A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-09 | 江苏大学 | 一种基于Web的水产养殖远程监控系统及其控制方法 |
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| CN104570873A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-29 | 江苏大学 | 一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统及通讯方法 |
| CN105137770A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-09 | 江苏大学 | 一种基于Web的水产养殖远程监控系统及其控制方法 |
| CN105137770B (zh) * | 2015-07-23 | 2017-12-05 | 江苏大学 | 一种基于Web的水产养殖远程监控系统及其控制方法 |
| CN108769205A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 肇庆三向教学仪器制造股份有限公司 | 一种物联网系统 |
| CN111965317A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 宁夏无线互通信息技术有限公司 | 河流水质移动监管系统 |
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