CN208269979U - 一种海洋牧场多参数智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋牧场多参数智能监测系统，所述系统包括海下数据采集子系统、由若干个海面浮标组成的ZigBee海上无线网络以及监测中心，所述海下数据采集子系统采集监测数据，并通过通信模块将数据信号传输至所述ZigBee海上无线网络，ZigBee海上无线网络通过串口将数据传输至所述监测中心，所述监测中心设有云服务器和数据库服务器，所述云服务器和数据库服务器相连接，所述监测系统具有功耗低、成本低、灵活性好、免布线、易维护等优点，可以对养殖水域环境进行实时监测，为生产管理者提供判断依据，转变粗放型渔业生产方式，科学指导养殖生产，提高产品产量和质量，在海洋牧场发展过程中具有广阔的应用前景。

Description

一种海洋牧场多参数智能监测系统

技术领域

本实用新型涉及水下探测系统技术领域，尤其涉及一种海洋牧场多参数智能监测系统。

背景技术

水产养殖是我国农业的支柱产业之一，但是国内工业化养殖起步较晚，技术相对落后，主要依靠人工经验判断水生物状态，需要耗费大量人力物力且效果不佳。随后传感器类型的增多，人们开始利用传感器采集水质信息，但局限于小范围、布线采集数据，设备灵活性差。利用光通信传输数据的检测设备，由于水流作用和海面风力影响，会导致水中监测节点和海面浮标的光孔难以对准，而且光在水中存在折射现象，不能保障数据可靠传输。在水质监测方面，国外起步较早，通过将传感设备和处理设备整合，实现数据的智能化管理。在上世纪七十年代，日本提出建设海洋牧场后，相继出现了多种水质监测设备，如多参数水质分析仪。现在已有成套的渔业自动化设备，但是其成本较高。针对现有监测设备测量周期长、成本高、监测区域小的现实特点，提出了一种多参数无线水质监测系统，实现对养殖水域水质状况的实时监测，推动科学养殖的发展。

实用新型内容

鉴以此，本实用新型的目的在于提供一种海洋牧场多参数智能监测系统，以至少解决以上问题。

一种海洋牧场多参数智能监测系统，包括所述系统包括海下数据采集子系统、由若干个海面浮标组成的ZigBee海上无线网络以及监测中心，所述海下数据采集子系统采集监测数据，并通过通信模块将数据信号传输至所述ZigBee海上无线网络，ZigBee海上无线网络通过串口将数据传输至所述监测中心，所述监测中心设有云服务器和数据库服务器，所述云服务器和数据库服务器相连接。

进一步的，所述海面浮标上设有ZigBee协调器或路由器或终端节点，各个海面浮标之间通过ZigBee网络进行通信以组成ZigBee海上无线网络，同时每个海面浮标上设有数据接收模块，数据接收模块与ZigBee协调器或路由器或终端节点相连接。

进一步的，所述ZigBee海上无线网络根据需要可组成星形、簇状、网状3种网络拓扑结构。

进一步的，所述海面浮标上采用太阳能光伏板供电。

进一步的，所述海下数据采集子系统包括STC微控制单元、温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、模数转换器、通信模块以及蓄电池，所述温度传感器与STC微控制单元相连接，所述PH值传感器、浊度传感器、分别与模数转换器、STC微控制单元依次相连，STC微控制单元与通信模块相连，所述蓄电池为海下数据采集子系统提供电能。

进一步的，所述通信模块采用170MHz无线通信模块。

进一步的，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器；所述PH值传感器基于电位法设计，包括作为测量电极的玻璃电极以及作为参比电极的Ag/AgCI电极，依据电势变化测量PH值；所述浊度传感器采用光敏电阻器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

针对海洋水产养殖特点，将嵌入式技术、ZigBee技术与虚拟仪器技术相结合，提供了一种海洋牧场多参数智能监测系统，该系统具有功耗低、成本低、灵活性好、免布线、易维护等优点，可以对养殖水域进行实时监测，为生产管理者提供决策依据，转变粗放型渔业生产方式，科学指导养殖生产，提高产品产量和质量，在海洋牧场发展过程中具备广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的系统整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的海下数据采集子系统结构示意图。

图3是本实用新型实施例的海上无线网络星形拓扑结构图。

图4是本实用新型实施例的海上无线网络簇状拓扑结构图。

图5是本实用新型实施例的海上无线网络网状拓扑结构图。

图中，1是海下数据采集子系统，2是海面浮标，3是监测中心，11是STC微控制单元，12是温度传感器，13是PH值传感器，14是浊度传感器，15是模数转换器，16是通信模块，17是蓄电池，21是ZigBee协调器，22是路由器，23是终端节点，31是云服务器，32是数据库服务器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

参照图1，本实用新型提供一种海洋牧场多参数智能监测系统，所述系统包括海下数据采集子系统1、由若干个海面浮标2组成的ZigBee海上无线网络以及监测中心3，所述海下数据采集子系统1用于监测、采集海洋牧场环境数据，并通过通信模块将数据信号传输至所述ZigBee海上无线网络，由ZigBee海上无线网络通过串口将数据转发至所述监测中心3。

参照图2，所述海下数据采集子系统1包括STC微控制单元11、温度传感器12、PH值传感器13、浊度传感器14、模数转换器15、通信模块16以及蓄电池17，所述温度传感器12与STC微控制单元11相连接，所述PH值传感器13、浊度传感器14、分别与模数转换器15、STC微控制单元11依次相连，STC微控制单元11与通信模块16相连，所述蓄电池17为海下数据采集子系统提供电能。

基于海洋牧场监测特点以及设备成本要求，选择STC微控制单元11负责海下数据采集子系统1的数据处理，STC微控制单元11是一种低功耗、高性能的微控制器，其芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有可编程特性，同时还具备2个16位定时器、2路外部中断、下降沿中断或低电平出发中断、4路脉冲宽度调制，可实现全双工通信。

所述海下数据采集子系统1在本实施例中主要采集海洋牧场的温度数据、PH值数据以及浊度数据，所述数据的采集分别通过所述温度传感器12、PH值传感器13、浊度传感器14实现。

具体的，所述温度传感器12采用DS18B20数字温度传感器，其体积小、功耗低、电路简单，只需按照给定时序操作高、低电平即可准确测量海水温度，适用于各种应用空间狭小的数字测温和控制领域，直接输出数字信号，不需要调理电路，与STC微控制单元1只需单线连接即可实现双向通信，抗干扰能力强。

所述PH值传感器13基于电位法设计，包括作为测量电极的玻璃电极以及作为参比电极的Ag/AgCI电极，依据两个电极之间的电势变化来测量PH值。

海洋牧场养殖水域水体浑浊度越高，光线通过率越低，利用该原理采用光敏电阻器作为浊度传感器，光敏电阻将光线强度转换为电流信号，该电流信号经过转换后即可反映出水体浑浊度信息。

所述模数转换器15用于将传感器采集的模拟信号转换为数字信号，并发送至所述STC微控制单元11,进行处理，并通过所述通信模块16发送至所述ZigBee海上无线网络2。

由于光在水中折射，且水上水下光孔难以对准，不宜采用光通信，且高频电磁波在水下衰减严重，为了保证数据的可靠传输，本实用新型的一个实施例中，所述通信模块16采用170MHz无线通信模块，通过低频信号向所述海面浮标2发送数据，在降低设备复杂度的同时减小了电磁波衰减程度。

所述海面浮标2起到数据中继作用，海面浮标2根据其在ZigBee海上无线网络所处的节点选择搭载ZigBee协调器21或路由器22或终端节点23，同时海面浮标2上设有数据接收模块以及太阳能光伏板。所述数据接收模块与ZigBee协调器21或路由器22或终端节点23相连接，用于接收所述通信模块16发送的数据信号并传输至ZigBee设备，所述太阳能光伏板用于将太阳能转换为电能为海面浮标2上的设备供电。

多个海面浮标2之间自动组网，搭建一个适合于海面短距离、性能可靠、容量大的无线传输网络。在本实用新型的实施例中，ZigBee海上无线网络可根据实际需要形成星形、簇状、网状3种不同的网络拓扑结构。参照图3，星形拓扑结构由一个ZigBee协调器21以及多个终端节点23组成。ZigBee协调器21负责整个网络的启动和维护，星形拓扑结构通常用于小范围通信。参照图4，簇状网络结构包括一个ZigBee协调器21、多个路由器22以及多个终端节点23，簇状拓扑结构网络覆盖范围较大。参照图5，所述网状拓扑结构由多个设备组成骨干网，允许所有路由器22直接通信，可以减小网络传播延时，增强网络可靠性。

ZigBee海上无线网络将监测数据通过串口传输至监测中心3，供工作人员实时监测，所述监测中心3设有云服务器31和数据库服务器32，所述云服务器31和数据库服务器32相连接。用户可通过电脑、手机等设备远程连接并访问所述云服务器4以查看监测数据，所述数据库服务器32用于存储、管理海洋牧场监测数据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述系统包括海下数据采集子系统、由若干个海面浮标组成的ZigBee海上无线网络以及监测中心，所述海下数据采集子系统采集监测数据，并通过通信模块将数据信号传输至所述ZigBee海上无线网络，ZigBee海上无线网络通过串口将数据传输至所述监测中心，所述监测中心设有云服务器和数据库服务器，所述云服务器和数据库服务器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述海面浮标上设有ZigBee协调器或路由器或终端节点，各个海面浮标之间通过ZigBee网络进行通信以组成ZigBee海上无线网络，同时每个海面浮标上设有数据接收模块，数据接收模块与ZigBee协调器或路由器或终端节点相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述ZigBee海上无线网络根据需要可组成星形、簇状、网状3种网络拓扑结构。

4.根据权利要求2所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述海面浮标上采用太阳能光伏板供电。

5.根据权利要求1所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述海下数据采集子系统包括STC微控制单元、温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、模数转换器、通信模块以及蓄电池，所述温度传感器与STC微控制单元相连接，所述PH值传感器、浊度传感器、分别与模数转换器、STC微控制单元依次相连，STC微控制单元与通信模块相连，所述蓄电池为海下数据采集子系统提供电能。

6.根据权利要求1或5所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述通信模块采用170MHz无线通信模块。

7.根据权利要求5所述的一种海洋牧场多参数智能监测系统，其特征在于，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器；所述PH值传感器基于电位法设计，包括作为测量电极的玻璃电极以及作为参比电极的Ag/AgCI电极，依据电势变化测量PH值；所述浊度传感器采用光敏电阻器。