CN204904002U - 一种鱼塘水质监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种鱼塘水质监控系统，包括多个分别安装在每个鱼塘上且采集对应鱼塘水质数据的水质采集终端和用于无线监测多个所述水质采集终端工作状态的监控主机；每个所述水质采集终端包括分控制器和第一ZigBee无线通信模块，所述分控制器的输入端接有溶解氧检测模块、水位检测模块和PH值检测模块，所述分控制器的输出端接有第一水泵驱动控制模块和第二水泵驱动控制模块；所述监控主机包括主控制器和第二ZigBee无线通信模块，所述主控制器的输出端接有显示模块和蜂鸣器报警模块；所述PH值检测模块包括PH探头和信号调理电路，本实用新型设计新颖，结构简单，控制效率高，实现自动化高效水产养殖，成本低，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种鱼塘水质监控系统。
背景技术
人们在水产养殖过程中，经常需要对鱼塘水质进行实时监控，保证鱼类有良好的生活环境；在养殖过程中，为了预测水质变化趋势，需要及时调整水质，防止出现鱼类大规模死亡的现象，当前国内用于水产养殖的各种水质检测仪器一般都是采用离线式的实验室检测方式，不能及时自动进行水质调节，养殖人员需要掌握充足的养殖知识，熟悉大量的对照数据和现象，才能适时人工调节控制水质，可见，传统的依靠经验的鱼塘养殖已经不能适应飞速发展的水产养殖业需求；同时我国的自动化水平相对较低，特别是在传统的水产养殖业中，大多数为小规模散养，人工成本很大，养殖户的养殖经验显得尤为重要，没有实现自动化高效养殖，鱼塘的水温、光照、溶氧、氨氮和PH值等对鱼的生长非常重要，但人们对这些因素却很难准确把握并及时调整，因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理、效率高的鱼塘水质监控系统，通过鱼塘的水温、光照、溶氧和PH值控制水泵的补给水量或排污，采用ZigBee无线通信模块实现多个鱼塘同时监测的效果，解决广大鱼塘养殖户耗费大量人工操作和电力消耗的问题，有效预防和控制鱼类疾病所造成的损失，减少死亡率；调节和控制水质，有效增加养殖产量和提高水产品的品质。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种鱼塘水质监控系统，其设计新颖合理，结构简单，控制效率高，实现自动化高效水产养殖，成本低，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：包括多个分别安装在每个鱼塘上且采集对应鱼塘水质数据的水质采集终端和用于无线监测多个所述水质采集终端工作状态的监控主机；每个所述水质采集终端包括分控制器和与所述分控制器相接的第一ZigBee无线通信模块，所述分控制器的输入端接有溶解氧检测模块、水位检测模块和PH值检测模块，所述分控制器的输出端接有用于补给鱼塘水量的第一水泵驱动控制模块和用于排出鱼塘污水的第二水泵驱动控制模块；所述监控主机包括主控制器和与所述主控制器相接且用于接收所述第一ZigBee无线通信模块传输的数据的第二ZigBee无线通信模块，所述主控制器的输出端接有显示模块和蜂鸣器报警模块；所述分控制器包括ARM微控制芯片LPC3131；所述PH值检测模块包括PH探头和与所述PH探头输出端相接的信号调理电路，所述信号调理电路包括运放CA3140和BNC接口P1，所述运放CA3140的同相输入端与所述BNC接口P1的信号端相接，运放CA3140的反相输入端经电阻R7接地，运放CA3140的输出端分两路，一路经电阻R8与运放CA3140的反相输入端相接，另一路与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.1管脚相接；BNC接口P1的外壳体接地。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述PH探头包括E201-C-9复合电极，所述E201-C-9复合电极安装在所述BNC接口P1上。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述溶解氧检测模块包括模块GY-68BMP180，所述模块GY-68BMP180的SCL管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SCL0管脚相接，模块GY-68BMP180的SDA管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SDA0管脚相接。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述水位检测模块包括模块GP2Y0A21YK0F，所述模块GP2Y0A21YK0F的VOUT管脚与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.3管脚相接。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第一水泵驱动控制模块包括型号为TLP521-1的隔离芯片U1、继电器K1和水泵B1，所述隔离芯片U1的第2管脚经发光二极管DS1与ARM微控制芯片LPC3131的P48管脚相接，隔离芯片U1的第3管脚经电阻R4与三极管Q2的基极相接，三极管Q2的集电极与继电器K1的线圈的一端相接，隔离芯片U1的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K1的线圈的另一端相接；继电器K1的动触点和水泵B1的一端分别接市电的两个输出端，水泵B1的另一端与继电器K1的一个静触点相接。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第二水泵驱动控制模块包括型号为TLP521-1的隔离芯片U2、继电器K2和水泵B2，所述隔离芯片U2的第2管脚经发光二极管DS2与ARM微控制芯片LPC3131的P44管脚相接，隔离芯片U2的第3管脚经电阻R9与三极管Q3的基极相接，三极管Q3的集电极与继电器K2的线圈的一端相接，隔离芯片U2的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K2的线圈的另一端相接；继电器K2的动触点和水泵B2的一端分别接市电的两个输出端，水泵B2的另一端与继电器K2的一个静触点相接。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第一ZigBee无线通信模块包括型号为CC2530的芯片U3、BNC接口P2和第一天线，所述芯片U3的第16管脚与ARM微控制芯片LPC3131的RXD1管脚相接，芯片U3的第17管脚与ARM微控制芯片LPC3131的TXD1管脚相接，芯片U3的第26管脚经电容C17、电容C18和电容C19与BNC接口P2的信号端相接，BNC接口P2的外壳体接地，所述第一天线安装在BNC接口P2上。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第二ZigBee无线通信模块包括型号为CC2530的芯片U4、BNC接口P3和第二天线，所述芯片U4的第16管脚和第17管脚分别与主控制器相接，芯片U4的第26管脚经电容C20、电容C21和电容C22与BNC接口P3的信号端相接，BNC接口P3的外壳体接地，所述第二天线安装在BNC接口P3上。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述显示模块包括Nokia5110液晶屏。
上述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述主控制器包括ARM微控制芯片或DSP微控制芯片。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用模块GY-68BMP180测量温度和气压，由于温度和气压容易测量且温度和气压的关系可间接测得水中的饱和溶解氧，同样能够满足应用需要，避免使用专门的溶氧电极测得水中的溶解氧浓度，成本低，电路简单,便于推广使用。
2、本实用新型通过设置第一水泵驱动控制模块补给鱼塘水量，通过设置第二水泵驱动控制模块排出鱼塘污水，从而调节鱼塘水质，响应速度快，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型通过设置多个水质采集终端，采用第一ZigBee无线通信模块与监控主机中的第二ZigBee无线通信模块无线数据通信，实现自动化高效水产养殖，成本低。
4、本实用新型设计新颖合理，体积小，响应速度快，拆卸安装方便，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，控制效率高，实现自动化高效水产养殖，成本低，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型溶解氧检测模块的电路原理图。
图3为本实用新型水位检测模块的电路原理图。
图4为本实用新型PH值检测模块的电路原理图。
图5为本实用新型分控制器的电路原理图。
图6为本实用新型第一水泵驱动控制模块的电路原理图。
图7为本实用新型第二水泵驱动控制模块的电路原理图。
图8为本实用新型第一ZigBee无线通信模块的电路原理图。
图9为本实用新型第二ZigBee无线通信模块的电路原理图。
附图标记说明:
1-1—分控制器；1-2—溶解氧检测模块；1-3—水位检测模块；
1-4—PH值检测模块；1-5—第一水泵驱动控制模块；
1-6—第二水泵驱动控制模块；1-7—第一ZigBee无线通信模块；
2—主控制器；3—第二ZigBee无线通信模块；
4—显示模块；5—蜂鸣器报警模块。
具体实施方式
如图1、图4和图5所示，本实用新型包括多个分别安装在每个鱼塘上且采集对应鱼塘水质数据的水质采集终端和用于无线监测多个所述水质采集终端工作状态的监控主机；每个所述水质采集终端包括分控制器1-1和与所述分控制器1-1相接的第一ZigBee无线通信模块1-7，所述分控制器1-1的输入端接有溶解氧检测模块1-2、水位检测模块1-3和PH值检测模块1-4，所述分控制器1-1的输出端接有用于补给鱼塘水量的第一水泵驱动控制模块1-5和用于排出鱼塘污水的第二水泵驱动控制模块1-6；所述监控主机包括主控制器2和与所述主控制器2相接且用于接收所述第一ZigBee无线通信模块1-7传输的数据的第二ZigBee无线通信模块3，所述主控制器2的输出端接有显示模块4和蜂鸣器报警模块5；所述分控制器1-1包括ARM微控制芯片LPC3131；所述PH值检测模块1-4包括PH探头和与所述PH探头输出端相接的信号调理电路，所述信号调理电路包括运放CA3140和BNC接口P1，所述运放CA3140的同相输入端与所述BNC接口P1的信号端相接，运放CA3140的反相输入端经电阻R7接地，运放CA3140的输出端分两路，一路经电阻R8与运放CA3140的反相输入端相接，另一路与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.1管脚相接；BNC接口P1的外壳体接地。
本实施例中，所述PH探头包括E201-C-9复合电极，所述E201-C-9复合电极安装在所述BNC接口P1上。
实际接线中，运放CA3140的第8管脚与运放CA3140的反相输入端相接，运放CA3140的第1管脚经电阻R10与滑动电阻R12的一个固定端相接，滑动电阻R12的另一个固定端经电阻R11与运放CA3140的第5管脚相接，滑动电阻R12的滑动端与-12V电源输出端相接，运放CA3140的第4管脚与-12V电源输出端相接，运放CA3140的第7管脚与12V电源输出端相接。
如图2所示，本实施例中，所述溶解氧检测模块1-2包括模块GY-68BMP180，所述模块GY-68BMP180的SCL管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SCL0管脚相接，模块GY-68BMP180的SDA管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SDA0管脚相接。
实际使用中，模块GY-68BMP180测量温度和气压，由于温度和气压容易测量且温度和气压的关系可间接测得水中的饱和溶解氧，同样能够满足应用需要。
如图3所示，本实施例中，所述水位检测模块1-3包括模块GP2Y0A21YK0F，所述模块GP2Y0A21YK0F的VOUT管脚与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.3管脚相接。
如图6所示，本实施例中，所述第一水泵驱动控制模块1-5包括型号为TLP521-1的隔离芯片U1、继电器K1和水泵B1，所述隔离芯片U1的第2管脚经发光二极管DS1与ARM微控制芯片LPC3131的P48管脚相接，隔离芯片U1的第3管脚经电阻R4与三极管Q2的基极相接，三极管Q2的集电极与继电器K1的线圈的一端相接，隔离芯片U1的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K1的线圈的另一端相接；继电器K1的动触点和水泵B1的一端分别接市电的两个输出端，水泵B1的另一端与继电器K1的一个静触点相接。
实际接线中，继电器K1的另一个静触点悬空，鱼塘水位正常时，继电器K1属于断开状态，当鱼塘水位过低，继电器K1吸合，接通水泵B1进行水量补给。
如图7所示，本实施例中，所述第二水泵驱动控制模块1-6包括型号为TLP521-1的隔离芯片U2、继电器K2和水泵B2，所述隔离芯片U2的第2管脚经发光二极管DS2与ARM微控制芯片LPC3131的P44管脚相接，隔离芯片U2的第3管脚经电阻R9与三极管Q3的基极相接，三极管Q3的集电极与继电器K2的线圈的一端相接，隔离芯片U2的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K2的线圈的另一端相接；继电器K2的动触点和水泵B2的一端分别接市电的两个输出端，水泵B2的另一端与继电器K2的一个静触点相接。
实际接线中，继电器K2的另一个静触点悬空，鱼塘水质正常时，继电器K2属于断开状态，当鱼塘水质较差污染超标时，继电器K2吸合，接通水泵B2进行水质调节。
如图8所示，本实施例中，所述第一ZigBee无线通信模块1-7包括型号为CC2530的芯片U3、BNC接口P2和第一天线，所述芯片U3的第16管脚与ARM微控制芯片LPC3131的RXD1管脚相接，芯片U3的第17管脚与ARM微控制芯片LPC3131的TXD1管脚相接，芯片U3的第26管脚经电容C17、电容C18和电容C19与BNC接口P2的信号端相接，BNC接口P2的外壳体接地，所述第一天线安装在BNC接口P2上。
如图9所示，本实施例中，所述第二ZigBee无线通信模块3包括型号为CC2530的芯片U4、BNC接口P3和第二天线，所述芯片U4的第16管脚和第17管脚分别与主控制器2相接，芯片U4的第26管脚经电容C20、电容C21和电容C22与BNC接口P3的信号端相接，BNC接口P3的外壳体接地，所述第二天线安装在BNC接口P3上。
本实施例中，所述显示模块4包括Nokia5110液晶屏。
本实施例中，所述主控制器2包括ARM微控制芯片或DSP微控制芯片。
本实用新型使用时，通过在每个鱼塘边沿安装一个水质采集终端，每个水质采集终端中的溶解氧检测模块1-2采集鱼塘水中溶氧量并将采集的数据送入分控制器1-1，水位检测模块1-3无线采集鱼塘水位高度并将采集的数据送入分控制器1-1，PH值检测模块1-4采集鱼塘水中PH值并将采集的数据送入分控制器1-1，当鱼塘水位高度过低时，分控制器1-1控制第一水泵驱动控制模块1-5中的继电器K1吸合接通水泵B1增加水量；当鱼塘水中溶氧量不足或鱼塘水中PH值超标时，分控制器1-1控制第二水泵驱动控制模块1-6中的继电器K2吸合接通水泵B2排污调节水质；同时，第一ZigBee无线通信模块1-7通过无线通信的方式将采集的各个鱼塘的水质数据传输至监控主机，监控主机中的第二ZigBee无线通信模块3无线接收各个鱼塘的水质数据并送入到主控制器2中，同时显示模块4实时显示各个鱼塘的水质数据，当鱼塘水位高度过低或鱼塘水中溶氧量不足或鱼塘水中PH值超标时，蜂鸣器报警模块5均报警提醒，成本低，效率高。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：包括多个分别安装在每个鱼塘上且采集对应鱼塘水质数据的水质采集终端和用于无线监测多个所述水质采集终端工作状态的监控主机；每个所述水质采集终端包括分控制器(1-1)和与所述分控制器(1-1)相接的第一ZigBee无线通信模块(1-7)，所述分控制器(1-1)的输入端接有溶解氧检测模块(1-2)、水位检测模块(1-3)和PH值检测模块(1-4)，所述分控制器(1-1)的输出端接有用于补给鱼塘水量的第一水泵驱动控制模块(1-5)和用于排出鱼塘污水的第二水泵驱动控制模块(1-6)；所述监控主机包括主控制器(2)和与所述主控制器(2)相接且用于接收所述第一ZigBee无线通信模块(1-7)传输的数据的第二ZigBee无线通信模块(3)，所述主控制器(2)的输出端接有显示模块(4)和蜂鸣器报警模块(5)；所述分控制器(1-1)包括ARM微控制芯片LPC3131；所述PH值检测模块(1-4)包括PH探头和与所述PH探头输出端相接的信号调理电路，所述信号调理电路包括运放CA3140和BNC接口P1，所述运放CA3140的同相输入端与所述BNC接口P1的信号端相接，运放CA3140的反相输入端经电阻R7接地，运放CA3140的输出端分两路，一路经电阻R8与运放CA3140的反相输入端相接，另一路与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.1管脚相接；BNC接口P1的外壳体接地。
2.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述PH探头包括E201-C-9复合电极，所述E201-C-9复合电极安装在所述BNC接口P1上。
3.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述溶解氧检测模块(1-2)包括模块GY-68BMP180，所述模块GY-68BMP180的SCL管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SCL0管脚相接，模块GY-68BMP180的SDA管脚与ARM微控制芯片LPC3131的SDA0管脚相接。
4.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述水位检测模块(1-3)包括模块GP2Y0A21YK0F，所述模块GP2Y0A21YK0F的VOUT管脚与ARM微控制芯片LPC3131的AD0.3管脚相接。
5.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第一水泵驱动控制模块(1-5)包括型号为TLP521-1的隔离芯片U1、继电器K1和水泵B1，所述隔离芯片U1的第2管脚经发光二极管DS1与ARM微控制芯片LPC3131的P48管脚相接，隔离芯片U1的第3管脚经电阻R4与三极管Q2的基极相接，三极管Q2的集电极与继电器K1的线圈的一端相接，隔离芯片U1的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K1的线圈的另一端相接；继电器K1的动触点和水泵B1的一端分别接市电的两个输出端，水泵B1的另一端与继电器K1的一个静触点相接。
6.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第二水泵驱动控制模块(1-6)包括型号为TLP521-1的隔离芯片U2、继电器K2和水泵B2，所述隔离芯片U2的第2管脚经发光二极管DS2与ARM微控制芯片LPC3131的P44管脚相接，隔离芯片U2的第3管脚经电阻R9与三极管Q3的基极相接，三极管Q3的集电极与继电器K2的线圈的一端相接，隔离芯片U2的第4管脚分两路，一路与5V电源输出端相接，另一路与继电器K2的线圈的另一端相接；继电器K2的动触点和水泵B2的一端分别接市电的两个输出端，水泵B2的另一端与继电器K2的一个静触点相接。
7.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第一ZigBee无线通信模块(1-7)包括型号为CC2530的芯片U3、BNC接口P2和第一天线，所述芯片U3的第16管脚与ARM微控制芯片LPC3131的RXD1管脚相接，芯片U3的第17管脚与ARM微控制芯片LPC3131的TXD1管脚相接，芯片U3的第26管脚经电容C17、电容C18和电容C19与BNC接口P2的信号端相接，BNC接口P2的外壳体接地，所述第一天线安装在BNC接口P2上。
8.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述第二ZigBee无线通信模块(3)包括型号为CC2530的芯片U4、BNC接口P3和第二天线，所述芯片U4的第16管脚和第17管脚分别与主控制器(2)相接，芯片U4的第26管脚经电容C20、电容C21和电容C22与BNC接口P3的信号端相接，BNC接口P3的外壳体接地，所述第二天线安装在BNC接口P3上。
9.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述显示模块(4)包括Nokia5110液晶屏。
10.按照权利要求1所述的一种鱼塘水质监控系统，其特征在于：所述主控制器(2)包括ARM微控制芯片或DSP微控制芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151223 Termination date: 20160908 |