CN205103592U - 一种带反馈的水产养殖物联网监控系统 - Google Patents

一种带反馈的水产养殖物联网监控系统 Download PDF

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高一川
肖进
高星星
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张蔚
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Abstract

本实用新型公开了一种带反馈的水产养殖物联网监控系统,包括传感控制层、无线传输层和远程应用层,传感控制层包括传感器模块、处理单元、执行单元、信息反馈电路、ZigBee通信模块以及控制层电源模块,控制层电源模块与传感器模块、处理单元、ZigBee通信模块连接,传感器模块的输出端与处理单元的输入端连接,处理单元的输出端与执行单元、ZigBee通信模块连接;无线传输层主要包括各个汇聚节点;远程应用层包括服务器和远程监控终端,所述无线传输层通过Internet网络与服务器和远程监控终端连接。本实用新型利用Zigbee和GPRS无线网络实现数据采集、养殖预警以及远程监控,节省人工成本,分布式控制,集中式管理,适用于大面积水域的水质环境监控。

Description

一种带反馈的水产养殖物联网监控系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及水产养殖领域,具体涉及一种带反馈的物联网监控系统。
背景技术
[0002] 随着物联网技术、嵌入式技术和农业技术的进步,我国水产养殖模式逐渐向着工业化、集约化方向发展,其中水质监控是实现水产养殖现代化的关键。
[0003] 现有的水产养殖监控系统是单一的,采用传统的数据通信网络系统;不具有开放性,互联性,通信距离受限,多机通信实时性差,纠错能力不强。其中RS485和CAN总线方式与下位机连接实现监控的系统较为常见,但有线系统在规模化养殖中导致大量使用各种有线线路,使现场变的凌乱,数据采集和分发变得复杂,而且只能进行简单的、近距离的网络控制,且系统扩展性差、成本高、维修量大等缺点,在一定程度上限制了规模化水产养殖的进一步发展。
发明内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是,针对现有水产养殖存在的上述不足,提供一种带反馈的水产养殖物联网监控系统,利用Zigbee和GPRS无线网络实现数据采集、养殖预警以及远程监控。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0006] 一种带反馈的水产养殖物联网监控系统,包括传感控制层、无线传输层和远程应用层,所述传感控制层包括传感器模块、处理单元、执行单元、信息反馈电路、ZigBee通信模块以及控制层电源模块,传感器模块包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器以及信号调理电路,控制层电源模块与传感器模块、处理单元、ZigBee通信模块连接,所述传感器模块的输出端与处理单元的输入端连接,处理单元的输出端与执行单元、ZigBee通信模块连接(处理单元、ZigBee通信模块、控制层电源模块构成中央主板),所述处理单元包括A/D转换器、CPU,所述执行单元由继电器及与继电器连接增氧机、投饵机构成,所述信息反馈电路与处理单元连接;所述无线传输层主要包括汇聚节点以及信息反馈电路,所述汇聚节点是监控系统的核心,包括触摸显示屏、ZigBee无线通信模块、GPRS无线通信模块、传输层电源模块、微处理器;所述远程应用层包括服务器和远程监控终端,所述无线传输层通过Internet网络与服务器和远程监控终端连接。
[0007] 按上述方案,所述触摸显示屏采用武汉中显智能显示终端,型号为SDW8048-080-TS40ffo
[0008] 按上述方案,所述微处理器采用16位微处理器,型号为STM32F107。
[0009] 本实用新型的工作原理:传感控制层的温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器分别实时监控养殖鱼池中水体的温度、溶解氧含量、PH值等关键环境因子,通过无限传输层的汇聚节点,采用无线网络方式实现远程监控终端与服务器控制中心计算机的数据通信,实现水产养殖的数字化、网络化、分布式的本地或远程的实时动态水质监控,并反馈于用户终端,可在很大程度上节省成本,提高产量和智能化水平。
[0010] 与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
[0011] 1、采用ZigBee和GPRS无线通信模块实现数据传输,是物联网技术在水产养殖中应用的关键所在,ZigBee通信模块用于多个养殖鱼池之间的数据通信,各个鱼池的水质参数汇聚于该系统,相比于传统的总线连接方式,提高了现场数据的精确感知、实时传输、低成本、低功耗,并降低安装和维修难度,汇聚的数据通过GRRS无线通信模块发送到远程监控终端和用户端,实现了远程监测和控制,节省了人工成本,提高了水产养殖的智能化水平;
[0012] 2、通过信息反馈电路实时获取设备状态和系统运行状态,通过手动自动运行状态切换使现地端或者远程用户端获得控制权,一方获得控制权后另一方将不能控制系统,这样避免系统操作紊乱、控制命令数据丢包、控制延迟以及设备状态显示错误;远程监控端不仅从应用软件上记录设备的状态,而且通过设备状态反馈电路,从硬件上确定设备状态,保证了设备的实时开启和关闭,避免设备误操作;
[0013] 3、本实用新型分布式控制,集中式管理,适用于大面积水域的水质环境监控,汇聚节点、无线采集节点和无线控制节点都可以进行扩展。
附图说明
[0014]图1为本实用新型带反馈的水产养殖物联网监控系统的结构框图;
[0015] 图2为本本实用新型传感控制层的连接框图;
[0016] 图3为本实用新型无线传输层的汇聚节点的连接框图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[0018] 参见图1〜图3所示,本实用新型所述的带反馈的水产养殖物联网监控系统,包括传感控制层、无线传输层和远程应用层,所述传感控制层包括传感器模块、处理单元、执行单元、信息反馈电路、ZigBee通信模块以及控制层电源模块,传感器模块包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器以及信号调理电路,控制层电源模块与传感器模块、处理单元、ZigBee通信模块连接,所述传感器模块的输出端与处理单元的输入端连接,处理单元的输出端与执行单元、ZigBee通信模块连接(处理单元、ZigBee通信模块、控制层电源模块构成中央主板),所述处理单元包括A/D转换器、CPU,所述执行单元由继电器及与继电器连接增氧机、投饵机构成,所述信息反馈电路与处理单元连接;所述无线传输层主要包括各个汇聚节点,所述汇聚节点是监控系统的核心,包括触摸显示屏、ZigBee无线通信模块、GPRS无线通信模块、传输层电源模块、微处理器;所述远程应用层包括服务器和远程监控终端,所述无线传输层通过Internet网络与服务器和远程监控终端连接,服务器内的数据库用于数据的存储和发布;远程监控端面向管理者和养殖用户,用于实现用户管理、参数设置、数据处理、设备控制以及系统运行方式切换。
[0019] 所述触摸显示屏采用武汉中显智能显示终端,型号为SDW8048-080-TS40W。
[0020] 所述微处理器采用16位微处理器,型号为STM32F107。
[0021] 本实用新型实施例的工作过程如下:
[0022] 根据用户的需求配置通信模块的运行参数包括设备类别、传感器类别、采集频率、采集波特率、通信波特率等。传感控制层由放置在养殖鱼池中大量检测节点和继电控制节点构成,分别完成温度、PH值、溶解氧等水质参数的采集和对增氧机、投饵机等设备的控制。各检测控制节点和汇聚节点,经过多跳路由形式构成Zigbee无线传感自组网络,所有监控量发送到无线传输层。
[0023] 无线传输层接收到监测数据后进行数据处理,再通过串口与GPRS无线通讯模块相连,然后通过GPRS无线通信模块接入Internet网络,将水质环境监控数据无线传输到远程应用层的监控终端。远程应用层的服务器可以实时显示监测鱼池的水质环境参数,并能现地进行设备的控制和运行状态的切换,同时将环境参数和设备状态实时反馈至远程监控终端。
[0024] 监控终端存储、发布监测数据,养殖用户可以通过手机APP对水质环境进行实时监测,并且能够远程控制养殖水域内的增氧机、投饵机等继电器,完成智能化的远程水质养殖环境监控,实现用户管理、参数设置、数据处理、设备控制以及系统运行方式切换。
[0025] 以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化,仍属本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种带反馈的水产养殖物联网监控系统,包括传感控制层、无线传输层和远程应用层,所述传感控制层包括传感器模块、处理单元、执行单元、信息反馈电路、ZigBee通信模块以及控制层电源模块,传感器模块包括温度传感器、溶解氧传感器、PH值传感器以及信号调理电路,控制层电源模块与传感器模块、处理单元、ZigBee通信模块连接,所述传感器模块的输出端与处理单元的输入端连接,处理单元的输出端与执行单元、ZigBee通信模块连接,所述处理单元包括A/D转换器、CPU,所述执行单元由继电器及与继电器连接增氧机、投饵机构成;所述信息反馈电路与处理单元连接;所述无线传输层主要包括汇聚节点以及信息反馈电路,所述汇聚节点是监控系统的核心,包括触摸显示屏、ZigBee无线通信模块、GPRS无线通信模块、传输层电源模块、微处理器;所述远程应用层包括服务器和远程监控终端,所述无线传输层通过Internet网络与服务器和远程监控终端连接。
2.根据权利要求1所述的带反馈的水产养殖物联网监控系统,其特征在于:所述触摸显示屏采用武汉中显智能显示终端,型号为SDW8048-080-TS40W。
3.根据权利要求1所述的带反馈的水产养殖物联网监控系统,其特征在于:所述微处理器采用16位微处理器,型号为STM22F107。
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