一種帶反饋的水產養殖物聯網監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水產養殖領域，具體涉及一種帶反饋的物聯網監控系統。
【背景技術】
[0002]隨著物聯網技術、嵌入式技術和農業技術的進步，我國水產養殖模式逐漸向著工業化、集約化方向發展，其中水質監控是實現水產養殖現代化的關鍵。
[0003]現有的水產養殖監控系統是單一的，采用傳統的數據通信網絡系統；不具有開放性，互聯性，通信距離受限，多機通信實時性差，糾錯能力不強。其中RS485和CAN總線方式與下位機連接實現監控的系統較為常見，但有線系統在規模化養殖中導致大量使用各種有線線路，使現場變的凌亂，數據采集和分發變得復雜，而且只能進行簡單的、近距離的網絡控制，且系統擴展性差、成本高、維修量大等缺點，在一定程度上限制了規模化水產養殖的進一步發展。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是，針對現有水產養殖存在的上述不足，提供一種帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，利用Zigbee和GPRS無線網絡實現數據采集、養殖預警以及遠程監控。
[0005]本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執行單元、ZigBee通信模塊連接(處理單元、ZigBee通信模塊、控制層電源模塊構成中央主板)，所述處理單元包括A/D轉換器、CPU，所述執行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構成，所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括匯聚節點以及信息反饋電路，所述匯聚節點是監控系統的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監控終端，所述無線傳輸層通過Internet網絡與服務器和遠程監控終端連接。
[0007]按上述方案，所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40ffo
[0008]按上述方案，所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM32F107。
[0009]本實用新型的工作原理:傳感控制層的溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器分別實時監控養殖魚池中水體的溫度、溶解氧含量、PH值等關鍵環境因子，通過無限傳輸層的匯聚節點，采用無線網絡方式實現遠程監控終端與服務器控制中心計算機的數據通信，實現水產養殖的數字化、網絡化、分布式的本地或遠程的實時動態水質監控，并反饋于用戶終端，可在很大程度上節省成本，提高產量和智能化水平。
[0010]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0011]1、采用ZigBee和GPRS無線通信模塊實現數據傳輸，是物聯網技術在水產養殖中應用的關鍵所在，ZigBee通信模塊用于多個養殖魚池之間的數據通信，各個魚池的水質參數匯聚于該系統，相比于傳統的總線連接方式，提高了現場數據的精確感知、實時傳輸、低成本、低功耗，并降低安裝和維修難度，匯聚的數據通過GRRS無線通信模塊發送到遠程監控終端和用戶端，實現了遠程監測和控制，節省了人工成本，提高了水產養殖的智能化水平;
[0012]2、通過信息反饋電路實時獲取設備狀態和系統運行狀態，通過手動自動運行狀態切換使現地端或者遠程用戶端獲得控制權，一方獲得控制權后另一方將不能控制系統，這樣避免系統操作紊亂、控制命令數據丟包、控制延遲以及設備狀態顯示錯誤；遠程監控端不僅從應用軟件上記錄設備的狀態，而且通過設備狀態反饋電路，從硬件上確定設備狀態，保證了設備的實時開啟和關閉，避免設備誤操作；
[0013]3、本實用新型分布式控制，集中式管理，適用于大面積水域的水質環境監控，匯聚節點、無線采集節點和無線控制節點都可以進行擴展。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型帶反饋的水產養殖物聯網監控系統的結構框圖；
[0015]圖2為本本實用新型傳感控制層的連接框圖；
[0016]圖3為本實用新型無線傳輸層的匯聚節點的連接框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0018]參見圖1?圖3所示，本實用新型所述的帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執行單元、ZigBee通信模塊連接(處理單元、ZigBee通信模塊、控制層電源模塊構成中央主板)，所述處理單元包括A/D轉換器、CPU，所述執行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構成，所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括各個匯聚節點，所述匯聚節點是監控系統的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監控終端，所述無線傳輸層通過Internet網絡與服務器和遠程監控終端連接，服務器內的數據庫用于數據的存儲和發布；遠程監控端面向管理者和養殖用戶，用于實現用戶管理、參數設置、數據處理、設備控制以及系統運行方式切換。
[0019]所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40W。
[0020]所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM32F107。
[0021]本實用新型實施例的工作過程如下:
[0022]根據用戶的需求配置通信模塊的運行參數包括設備類別、傳感器類別、采集頻率、采集波特率、通信波特率等。傳感控制層由放置在養殖魚池中大量檢測節點和繼電控制節點構成，分別完成溫度、PH值、溶解氧等水質參數的采集和對增氧機、投餌機等設備的控制。各檢測控制節點和匯聚節點，經過多跳路由形式構成Zigbee無線傳感自組網絡，所有監控量發送到無線傳輸層。
[0023]無線傳輸層接收到監測數據后進行數據處理，再通過串口與GPRS無線通訊模塊相連，然后通過GPRS無線通信模塊接入Internet網絡，將水質環境監控數據無線傳輸到遠程應用層的監控終端。遠程應用層的服務器可以實時顯示監測魚池的水質環境參數，并能現地進行設備的控制和運行狀態的切換，同時將環境參數和設備狀態實時反饋至遠程監控終端。
[0024]監控終端存儲、發布監測數據，養殖用戶可以通過手機APP對水質環境進行實時監測，并且能夠遠程控制養殖水域內的增氧機、投餌機等繼電器，完成智能化的遠程水質養殖環境監控，實現用戶管理、參數設置、數據處理、設備控制以及系統運行方式切換。
[0025]以上所述的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，所述傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，傳感器模塊包括溫度傳感器、溶解氧傳感器、PH值傳感器以及信號調理電路，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，所述傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執行單元、ZigBee通信模塊連接，所述處理單元包括A/D轉換器、CPU，所述執行單元由繼電器及與繼電器連接增氧機、投餌機構成；所述信息反饋電路與處理單元連接；所述無線傳輸層主要包括匯聚節點以及信息反饋電路，所述匯聚節點是監控系統的核心，包括觸摸顯示屏、ZigBee無線通信模塊、GPRS無線通信模塊、傳輸層電源模塊、微處理器；所述遠程應用層包括服務器和遠程監控終端，所述無線傳輸層通過Internet網絡與服務器和遠程監控終端連接。2.根據權利要求1所述的帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，其特征在于:所述觸摸顯示屏采用武漢中顯智能顯示終端，型號為SDW8048-080-TS40W。3.根據權利要求1所述的帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，其特征在于:所述微處理器采用16位微處理器，型號為STM22F107。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶反饋的水產養殖物聯網監控系統，包括傳感控制層、無線傳輸層和遠程應用層，傳感控制層包括傳感器模塊、處理單元、執行單元、信息反饋電路、ZigBee通信模塊以及控制層電源模塊，控制層電源模塊與傳感器模塊、處理單元、ZigBee通信模塊連接，傳感器模塊的輸出端與處理單元的輸入端連接，處理單元的輸出端與執行單元、ZigBee通信模塊連接；無線傳輸層主要包括各個匯聚節點；遠程應用層包括服務器和遠程監控終端，所述無線傳輸層通過Internet網絡與服務器和遠程監控終端連接。本實用新型利用Zigbee和GPRS無線網絡實現數據采集、養殖預警以及遠程監控，節省人工成本，分布式控制，集中式管理，適用于大面積水域的水質環境監控。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205103592
【申請號】CN201520752247
【發明人】吳澤鑫, 高一川, 肖進, 高星星, 周朝, 張蔚
【申請人】武漢市農業機械化科學研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月25日