一種基於ZigBee的水產養殖監測系統的製作方法
2024-03-03 13:50:15 1
本實用新型涉及一種監測系統，尤其涉及一種基於ZigBee的水產養殖監測系統。
背景技術：
長期以來我過水產行業的發展周期長，勞動強度大，生產效率低，對環境破壞嚴重，這些都嚴重製約了我過水產養殖行業的健康發展，面對我國日益增長的水產品消費，以及大眾對綠色環保的水產品的要求的不斷提高，傳統的養殖方式越來越不能滿足大眾的需求；雖然科學技術及網絡技術的不斷發展，將這些技術應用到水產養殖業逐漸成為一種趨勢，實現水產養殖的信息化、智能化管理，在提高水產品品質的同時還能夠節約人力成本，減小對環境的破壞。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種基於ZigBee的水產養殖監測系統，主要包括三層架構：信息感知層、信息傳輸層和功能應用層；所述信息感知層處於始發端，主要包括多路監測傳感器、多路監測傳感器的自動採集系統以及多路繼電器的控制；所述信息傳輸層位於中間，主要為ZigBee終端到ZigBee協調器以及協調器與上位機之間的信號傳輸層，同時可以將信號傳遞給GPRS模塊實現信號的遠距離傳輸；所述功能應用層處於所述監測系統的末端，可以實現對節點現場的各路監測數據的查看，還包括監控主機的系統監控以及遠程移動端和遠程主機的監控。
所述監測系統的工作流程就是從信息感知層到信息傳輸層最後到功能應用層，所述傳感器節點對水產養殖現場的監測點的監測數據進行自動採集後將採集數據經過數據採集終端傳輸給ZigBee終端經過ZigBee協調器傳輸給上位機，同時可以將信號經過GPRS模塊實現遠距離傳輸傳遞給遠端監控系統。
所述多路監測傳感器主要包括溫度傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器和氨氮傳感器。
所述信息感知層還包括增氧機、進水泵、出水泵等設備。
優選地，所述遠程移動客戶端可以是手機客戶端。
優選地，所述應用層還包括LCD屏顯示器。
所述遠程監控系統中還包括自動報警系統，當所監測的測點項目的監測值不在系統所設置的安全範圍內，系統則啟動報警系統，提醒相應的人員採取相應的措施進行管理。
本實用新型提供的水產養殖監測系統，設計合理，靈活性強，能夠準確及時的向用戶提供有效的監控信息，便於用戶根據採集來的數據進行管理，當某個監測項目的數據不在標準範圍內自動向用戶進行報警提示，大幅度提高水產養殖的效率，降低大規模養殖的成本。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1為本實用新型水產養殖監測系統的總體框架示意圖；
圖2為本實用新型水產養殖監測系統中傳感器接口示意圖。
具體實施方式
本實用新型所揭示的一種基於ZigBee的水產養殖監測系統，如圖1所示，所述監測系統主要包括三層架構：信息感知層、信息傳輸層和功能應用層。
所述信息感知層處於始發端，主要包括多路監測傳感器、多路監測傳感器的自動採集系統以及多路繼電器的控制；所述多路監測傳感器主要包括溫度傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器和氨氮傳感器；所述信息感知層還包括增氧機、進水泵、出水泵等設備。
由於傳感器種類大體可以分為四種類型：電阻型、電流型、電壓型、數字型，其中電流型和電阻型的傳感器實用比較麻煩，因為一般的微處理器難以直接識別其信號的數據，通常需要經過調理電路、放大電路等處理才能被處理器識別；而電壓型傳感器實用比較方便，一般只需要通過簡單的標定或者在處理器中編譯相關的信號標定函數，處理器就可以直接讀取其信息；而數字傳感器實用起來最為方便，一般是在電壓信號的基礎上在內部對數據進行處理，使輸出數據可以被處理器直接讀取，如圖2所示各種不同類型傳感器的接口圖。
所述信息傳輸層位於中間，主要為ZigBee終端到ZigBee協調器以及協調器與上位機之間的信號傳輸層，同時可以將信號傳遞給GPRS模塊實現信號的遠距離傳輸。
所示信息傳輸層主要為ZigBee通信模塊和和GPRS模塊。本系統採用的ZigBee通信模塊由底板和核心板兩部分組成，核心板CC2530晶片組成中央處理器，負責數據的採集、收發、處理、存儲等工作，CC2530是8051系統內核晶片，它具有多個不同的存儲器訪問總線分別是SFR總線、DATA總線和CODE/XDATA總線三，內存仲裁器通過SFR總線，將CPU、DMA控制器和物理儲存器以及外設等連接在一起。而ZigBee通信模塊的底板主要是為信號的採集提供電源、串口處理以及其他輔助設備，核心板通過P1和P2兩部分的引腳插線和底板相連接，底板主要有Power、PL2303、Debug lcd、Led key、CC2530 IO口五部分電路組成；Power是指電路板的供電電路，PL2303部分電路是有PL2303晶片以及外部晶振、RS232接口等元件組成的電路，由於部分傳感器的通信方式是RS485/RS232而CC2350晶片一般不能和其進行直接通信，需要通過PL2303晶片對信號進行處理使其轉換成TTL電平供單片機應用，Debug lcd電路和CC2530 IO部分電路主要是作為CC2530引腳電路，Led key部分電路主要是配置電路的按鍵、窗口的Led指示燈便於觀察電路的工作情況。
本系統選用SIM900A作為實現與安卓客戶端通信的硬體，SIM900A無線通信模塊採用5V電壓供電，具有信號強、抗幹擾能力強、自帶休眠模式能最大限度的減少能量損耗等優點。
本系統的ZigBee通信模塊有一個預留的232通信的串口可以直接和SIM900A模塊相連實現信號的傳輸，所述GPRS模塊也可以直接通過跳線將TX和RX口和ZigBee模塊的P0.2、P0.3口相連實現通信。
所述功能應用層處於所述監測系統的末端，可以實現對節點現場的各路監測數據的查看，還包括監控主機的系統監控以及遠程移動端和遠程主機的監控。
所述監測系統的工作流程就是從信息感知層到信息傳輸層最後到功能應用層，所述傳感器節點對水產養殖現場的監測點的監測數據進行自動採集後將採集數據經過數據採集終端傳輸給ZigBee終端經過ZigBee協調器傳輸給上位機，同時可以將信號經過GPRS模塊實現遠距離傳輸傳遞給遠端監控系統。
本系統中使用LCD液晶顯示屏作為系統在養殖現場的數據顯示，其做為應用的一部分主要功能是將採集到的信號進行可視化處理用於節點數據顯示、為系統或人工調節水體環境提供依據。
系統採用JLX12864LCD液晶顯示器利用5V電壓通電，界面小巧，數據顯示清晰度高，可為現場數據顯示提供4位/8位並行、2線或3線串行多接口方式，一次可顯示15-16個GB2312標準字庫，可構成良好的人機互動界面。
所述遠程監控系統中還包括自動報警系統，當所監測的測點項目的監測值不在系統所設置的安全範圍內，系統則啟動報警系統，提醒相應的人員採取相應的措施進行管理。
本實用新型的技術內容及技術特徵已揭示如上，熟悉本領域的技術人員仍可能基於本實用新型的教示而作出不背離本實用新型實質的替換及修飾，因此，本實用新型保護範圍不限於實施例所揭示的內容，也包括各種不背離本實用新型實質的替換及修飾。