CN206058011U - 一种大鲵养殖环境实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大鲵养殖环境实时监控系统，包括传感器模块、调理电路、无线发射模块、无线接收模块、中央处理器、视频采集模块、显示/触屏模块、存储模块、TD‑CDMA通信模块、控制应用模块和报警模块；传感器模块包括温度传感器、pH值传感器、溶解氧传感器、水质浑浊度传感器，实现对大鲵养殖环境指标参数进行实时采集；并利用Zig‑Bee无线网络与中央处理器进行无线通信；视频采集模块主要对大鲵生活状态视频采集并将视频信号传递给中央处理器；中央处理器可利用显示/触屏模块对环境指标和状态信息进行显示和操作控制，也可通过TD‑SCDMA无线网络将环境指标、视频发送到用户手机；用户也可以通过手机对大鲵养殖环境进行远程操控或查看环境信息。

Description

一种大鲵养殖环境实时监控系统

技术领域

本实用新型涉及智能控制领域，具体涉及无线通信技术、大鲵养殖环境实时监控系统。

背景技术

人工养殖大鲵已产业化发展，大鲵的生长对环境要求十分严格；人工养殖大鲵要求对水温、pH值、溶解氧浓度、以及水质进行实时监控，使这些环境参量处于适合大鲵生长；由于人工监控的实时性太低，不能做到连续不间断监控，给养殖大鲵增添了风险；现有的水产养殖环境监控系统，没有与大鲵生长所需监控环境指标相切合的功能要求，无法满足养殖大鲵对环境的全方位监控这一需求；人工养殖大鲵一般在室外，有线监控设备不方便实际操作。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术问题，基于ARM9芯片和无线通信技术提供了一种大鲵养殖环境实时监控系统。

本实用新型提供的大鲵养殖环境实时监控系统包括传感器模块、调理电路、无线发射模块、无线接收模块、中央处理器、视频采集模块、显示/触屏模块、存储模块、TD-CDMA通信模块、控制应用模块和报警模块；所述的传感器模块、调理电路和无线发射模块组成无线传感终端，无线传感终端利用Zigbee无线通信技术与中央控制器实现无线通信。

所述传感器模块包括温度传感器、pH值传感器、溶解氧传感器、水质浑浊度传感器。

所述调理电路，包括温度传感器调理电路，pH值传感器调理电路、溶解氧传感器调理电路和水质浑浊度传感器调理电路。

所述无线发射模块，采用基于Zig-Bee技术的CC2530芯片，可实现接收传感器的信号和无线发射功能。

所述无线接收模块，采用基于Zig-Bee技术的CC2530芯片，主要用于接收无线发射模块发射的无线信号，并传送给中央处理器。

所述中央处理器，选用TQ2440开发板作为系统的控制平台，该板由核心板和底板两部分；核心板主要由基于ARM920T核心的S3C2440A嵌入式微处理芯片，搭配Linux嵌入式操作系统对大鲵养殖环境实时监控，底板主要包括DM900EP 100M以太网控制芯片、RJ45接口、SP3232EEN串口芯片、RS232接口、SD接口；核心板通过192Pin的接口与底板相连。

所述视频采集模块，采用中星微的视频采集芯片ZC0301。

所述显示/触屏模块，选用NEC公司生产的NL2432HC22-22B。

所述存储模块，采用固态硬盘作为视频以及操作日志记录。

所述TD-CDMA通信模块，采用TD230A无线通信芯片，经过TD—SCDMA无线网络传送视频和监控信息。

所述控制应用模块，包括5个继电器，分别控制进水泵、排水泵、过滤泵、制氧机、取暖锅炉。

所述报警模块，包括三极管，稳压电阻及蜂鸣器，所述集电极接地；放大机连接所述蜂鸣器；所述基极连接所述稳压电源。

本实用新型的有益效果在于，提供的大鲵养殖环境实时监控是利用Zig-Bee短程无线通信技术实现大鲵养殖环境无线传感通信，具有高效经济的特点，且功耗和复杂度都非常低；利用AMR9芯片以及Linux嵌入式操作系统实现对大鲵养殖环境监控数据处理，并提供人机交互界面、网络通信功能；利用视频采集芯片ZC0301可提供大鲵生存状态实时视频监控，利用NL2432HC22-22B显示/触屏模块为系统提供人机交互显示/触屏平台；利用 TD-SCDMA无线网络进行无线远程通信，实现大鲵养殖状态远程监控功能。因此，本实用新型提供的大鲵养殖环境实时监控系统实现了设备无线化，既可以通过嵌入式控制平台进行系统控制，又可以通过笔记本电脑与手机等移动设备进行全方位、高效率的实时远程监控，且具有能耗低、简单易操作、高稳定性等特点。

附图说明

图1 所示为本实用新型中大鲵养殖环境实时监控系统框图。

图2 所示为本实用新型中温度传感器及其调理电路图。

图3所示为本实用新型中pH值传感器调理电路图。

图4所示为本实用新型中溶解氧传感器测量和调理电路图。

图5所示为本实用新型中CC2530无线通信模块电路图。

图6所示为本实用新型中视频采集模块程序流程图。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本实用新型具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

如图1所示，本实用新型提供的大鲵养殖环境实时监控系统，包括：包括传感器模块1、调理电路2、无线发射模块3、无线接收模块4、中央处理器5、视频采集模块6、显示/触屏模块7、存储模块8、TD-CDMA通信模块9、控制应用模块10、报警模块11。

传感器模块1包括温度传感器（Pt100）、pH值传感器、溶解氧传感器（RY952）、水质浑浊度传感器,分别负责对大鲵养殖环境温度、水环境的pH值、溶解氧浓度以及水浑浊度进行测量。

调理电路2包括温度传感器调理电路，pH值传感器调理电路、溶解氧传感器调理电路和水质浑浊度传感器调理电路；所述的温度传感器调理电路包括2个3KΩ电阻、2个1KΩ电阻、1个1.5KΩ电阻和2个0.1μF电容；所述的pH值传感器调理电路采用三级放大电路，第一级是一个电压跟随器，第二级是一个滤波放大电路，第三级是放大电路，输出级为加法电路；所述溶解氧传感器调理电路由LM324构成的三级运算放大电路构成，第一级为溶解氧传感器阴极提供输入电压；溶解氧传感器的阳极接入第二级运放的反相输入端，第三级为滤波放大电路。

无线发射模块3负责传感器信号通过Zig-Bee技术向无线接收模块4传递信息，其电路图如图5所示，主要包括复位、时钟、射频天线及接口扩展电路；其中X1提供32MHz高频主时钟频率，X2提供32．768KHz低功耗下低频辅助时钟频率；射频天线由阻抗匹配电路和天线馈线电路组成，射频天线匹配电路由电容和电感组成，满足了整个系统RF输入和输出匹配电阻(50欧姆)的硬件条件；采用的CC2530芯片可通过设定不同的电源模式，实现节点的休眠和唤醒操作，从而实现低功耗，增长电源的使用时间。

无线发射模块4负责接收无线发射模块3传递的大鲵养殖环境监测数据，并传送给中央处理器，其电路图与无线发射模块3类似。

中央处理器5采用TQ2440开发板作为系统的控制平台，由核心板和底板构成，核心板是以s3c2440芯片为核心，搭配嵌入式Linux操作系统，负责接收和处理由无线接收模块传递的传感信号，视频采集芯片ZC0301视频信号，以及NL2432HC22-22B显示/触屏模块信号，并依据这些信号做出相应指令；底板主要负责与存储模块、TD-CDMA通信模块、控制应用模块的通信。

视频采集模块6中摄像头通过USB口与芯片s3c2440相连，负责大鲵养殖环境的视频采集。

显示/触屏模块7负责大鲵养殖环境指标、视频显示，同时也负责相应指令的输入。

存储模块8负责存储环境指标、视频数据以及指令日志。

TD-CDMA通信模块9，TD230A芯片通过UART串口与中央处理器相连，主要负责将环境指标、视频数据以及指令信号发送至TD—SCDMA无线网络。

控制应用模块10基于中央处理器指令对相应的继电器进行开关操作。

报警模块11用于在系统完成指令或出现故障时进行报警，使系统完成指令或者重新进行调试。

实施例

本申请实施例提供了一种大鲵养殖环境实时监控系统，该系统是利用Zig-Bee无线网络、传感器控制相关电路、以及视频监控进行大鲵养殖环境信息采集和状态控制；基于s3c2440嵌入式终端对整个大鲵养殖环境进行智能控制，显示/触屏模块可对环境指标和状态信息进行显示和操作控制，也可通过TD-SCDMA无线网络将环境指标、视频发送到用户手机；用户也可以通过手机对大鲵养殖环境进行远程操控或查看环境信息。

系统在Qt4上编程设计用户操作和显示界面，实现各种功能。包括对各种传感器的控制和相关工作状态查看，还有进行环境指标设置以及发出提示信息等功能，用户可以通过日志来查看设备历史运行状况和接收命令的情况。

根据硬件设计要求控制主程序流程为，系统上电，首先进行程序的初始化；提示是否更改默认指标参数，默认参数，温度16-230C，pH值在6.8-8.2之间，溶解氧浓度为10PPB,水质浑浊度为2.0-3.0NTU，(这些参数仅首次使用需要输入)；接收传感器和视频信号，对比实测环境温度与指标参数并将这些信号在显示模块中进行显示；如若某个参数指标超出范围，中央控制系统自动发出警报，并通过TD—SCDMA无线网络向用户发送警示信号，等待显示/触屏模块指令或用户无线网络指令，如若3分钟后未获得相关用户指令，中央处理器自动给控制应用模块发送相应指令对大鲵养殖环境进行智能调制，并向用户发送智能控制状态。

视频采集模块6实现基于s3c2440芯片和嵌入式Linux操作系统，利用中星微的视频采集芯片ZC0301采集大鲵养殖实时视频信息采集，并通过TD-SCDMA无线网络连接到Intemet实现远程视频监控。最高分辨率可以达640×480，同时可以调整FPS，最大可以达到30f／s（帧／秒）；具有稳定可靠、安装简便、成本低廉等特点，其监控效果好等特点。其视频采集流程图如图6所示。

本实用新型提供的一种大鲵养殖环境实时监控系统，本申请虽然已经给出了本实用新型的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型精神的情况下，可以对本申请的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本申请的实施例作为本实用新型权利范围的限定。

Claims (2)

1.一种大鲵养殖环境实时监控系统，其特征在于，包括传感器模块、调理电路、无线发射模块、无线接收模块、中央处理器、视频采集模块、显示/触屏模块、存储模块、TD-CDMA通信模块、控制应用模块和报警模块；所述的传感器模块包括温度传感器、pH值传感器、溶解氧传感器、水质浑浊度传感器；所述的传感器模块、调理电路和无线发射模块组成无线传感终端，无线传感终端利用Zigbee无线通信技术与中央控制器实现无线通信。

2.根据权利要求1所述的一种大鲵养殖环境实时监控系统，其特征是所述调理电路包括温度传感器调理电路，pH值传感器调理电路、溶解氧传感器调理电路和水质浑浊度传感器调理电路；所述的温度传感器调理电路包括2个3KΩ电阻、2个1KΩ电阻、1个1.5KΩ电阻和2个0.1μF电容；所述的pH值传感器调理电路采用三级放大电路，第一级是一个电压跟随器，第二级是一个滤波放大电路，第三级是放大电路，输出级为加法电路；所述溶解氧传感器调理电路由LM324构成的三级运算放大电路构成，第一级为溶解氧传感器阴极提供输入电压；溶解氧传感器的阳极接入第二级运放的反相输入端，第三级为滤波放大电路。