水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子在線監(jiān)測系統(tǒng)研究范文

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伴著國民生活品質的提高以及飲食結構的改善，漁業(yè)產(chǎn)品在我國國民食物供給體系中占的比例越來越大。我國水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)絕大部分是采用淡水池塘養(yǎng)殖的方式。在廣西黨委、人民政府下發(fā)的文件《關于加快開發(fā)水產(chǎn)資源大力發(fā)展水產(chǎn)業(yè)的決定》后，經(jīng)過政府的積極調(diào)動下，廣西水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅疾。為了促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，同時維護水環(huán)境的生態(tài)平衡，急切需要采取現(xiàn)代化科學技術提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能在線監(jiān)控。因此，借助智能環(huán)境傳感器、無線傳感網(wǎng)絡與大數(shù)據(jù)分析應用與預測等技術，設計面向水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子在線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖模式向綠色、高效、專業(yè)、系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展方向轉變，能夠為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供一定程度的便捷和可控性。

系統(tǒng)總體結構

本系統(tǒng)基于溫度，PH值等水環(huán)境因子環(huán)境采集傳感器、無線傳感器技術、GPRS無線通信技術、云服務器、大數(shù)據(jù)分析等結合了網(wǎng)絡客戶端綜合成的面向水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能水質檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。系統(tǒng)主要由水質監(jiān)測終端、GRPS無線通信、服務器等核心部件構成。水質監(jiān)測終端主要進行溶氧量、PH值、溫度、濁度等各項水質參數(shù)的采集。終端集成了多元環(huán)境因子采集模塊，不間斷地對水質基本參數(shù)進行采集。然后通過無線傳感器網(wǎng)絡將采集水質參數(shù)傳輸至匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點再通過GPRS無線傳輸將信息傳送至云端服務器。云端服務器對信息進行存儲管理并以友好的界面展示給用戶。

水質監(jiān)測終端設計

水質監(jiān)測終端由多元環(huán)境因子采集模塊、主控模塊和電源模塊組成，主要用于環(huán)境因子信息的采集、處理和發(fā)送收集到的環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)以及位置、時間等信息，其結構如圖2所示。多元環(huán)境因子采集模塊包括溫度傳感器、水質濁度傳感器、ph值傳感器等環(huán)境因子傳感器及信號調(diào)理電路。主控模塊主要包括MCU嵌入式處理器、GPS模塊、時鐘及GPRS模塊。電源模塊包括電池充放電管理電路、充電電池及太陽能電池板，用于對監(jiān)測節(jié)點進行供電。環(huán)境因子傳感器陣列將水體中的水質信息經(jīng)過信號調(diào)理電路后發(fā)送到嵌入式處理器進行處理，同時，嵌入式處理器通過時鐘獲取當前水環(huán)境信息收集時的時間信息、通過GPS模塊獲取監(jiān)測終端的位置信息，然后將水環(huán)境中的各項參數(shù)信息采集時間及位置等信息使用主控模塊進行處理之后，通過GPRS模塊由GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到水質監(jiān)測管理系統(tǒng)。

水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測終端軟件處理流程圖

如圖3所示，主要分為數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送兩個板塊。終端運行后，首先進行初始化，并自動進行組網(wǎng)。數(shù)據(jù)接收模塊通過設置GPIO和設置內(nèi)部中斷及時接收多元環(huán)境因子采集模塊的信息，并通過ADC數(shù)模轉換技術轉化為數(shù)字信號，數(shù)字信號被接受之后通過嵌入式代碼進行數(shù)據(jù)轉換。然后再將轉換后的數(shù)據(jù)進行打包，通過無線通信模塊將打包好的數(shù)據(jù)多跳傳至服務器。GPRS模塊的控制使用串口發(fā)送的特定指令控制，包括GPRS的開啟和撥號等內(nèi)容，串口發(fā)送的指令通過嵌入式處理程序進行自動控制。上位機管理系統(tǒng)面向水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子在線監(jiān)控系統(tǒng)上位機管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對監(jiān)控信息及相應設備的存儲、分析、管理。系統(tǒng)結合百度地圖api，使監(jiān)控界面以地形圖方式展示。上位機管理系統(tǒng)主要有設備管理、數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)設置、告警信息、用戶管理五個模塊，主頁面如圖4所示。

結束語

本文闡述了一套可普遍應用于基層水環(huán)境在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠程傳輸、處理的水質監(jiān)測平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過將終端發(fā)送給服務器的數(shù)據(jù)展示給客戶端，使得養(yǎng)殖人員所需要的數(shù)據(jù)能夠得到及時的反饋，保證了養(yǎng)殖場的正常運作以及問題的及時通告。系統(tǒng)采用無線通信技術，保證了設備終端的便攜性、實用性和靈活性，在現(xiàn)實生活的實用方面有著極強的積極作用。

作者：徐敏 劉長鳳 李麗珠 謝一林 熊開斌 單位：桂林電子科技大學