物聯網的水產養殖環境研究范文

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1系統功能模塊設計

整個系統主要分為四個功能模塊，即：數據感知與傳輸功能模塊、設備控制與指令傳輸功能模塊、數據服務功能模塊和遠程監控功能模塊，如圖2所示。

1.1數據感知與傳輸功能模塊設計

該模塊主要利用無線傳感器節點實時感知水產養殖現場數據，并通過ZigBee無線通信技術將數據傳輸到ZigBee主節點，由ZigBee主節點簡單處理后經網絡媒介傳輸到數據服務功能模塊。其中無線傳感器節點的設計是整個功能模塊的核心，在設計時主要考慮以下幾個主要因素：（1）能夠實時感知養殖現場水的溫度、溶解氧、pH值、氨氮含量等數據，并降低開發難度；（2）充分利用ZigBee無線通信技術和農業用低成本傳感器技術，實現對現場數據的精確感知、實時傳輸；（3）低成本、低功耗，并降低安裝和維護難度。出于以上幾個主要因素的考慮，無線傳感器節點中的各類傳感器全部采用農業用低成本數字信號傳感器，從而在節點的設計中不用考慮A/D轉換，降低了開發難度。同時在節點的設計中采用了TI的低功耗系列單片機MSP430作為主控芯片，并輔助CC2530作為ZigBee無線通信的收發芯片。此外，根據水產養殖的實際情況，節點需要被安裝在養殖水域的中心位置，因此提供固定電源的成本會大大增加，所以節點使用太陽能電池板、智能充電模塊和蓄電池組成整個節點的供電系統。整個節點的硬件結構如圖3所示。對于現場視頻數據的感知則主要通過攝像頭等視頻設備采集后，經Wifi節點實時傳輸到數據服務功能模塊。

1.2設備控制與指令傳輸功能模塊設計

遠程監控功能模塊將無線傳感器節點感知的養殖環境實時數據處理后，對不符合生態化養殖環境參數要求的數據，自動下發相應的指令，經網絡媒介下發到設備控制與指令傳輸功能模塊，由模塊中的物聯網智能網關對指令進行解析后，傳輸到現場被控設備的控制電路，由控制電路來控制中間繼電器的開關來啟動或關閉被控設備，從而來改善養殖環境，使其達到生態化養殖的標準。

1.3數據服務功能模塊設計

該模塊主要實現對無線傳感器節點實時感知的養殖現場環境數據進行處理后，供遠程監控功能模塊調用。模塊由一系列具有特定功能的服務器組成，如接口服務器主要負責偵聽指定端口，判斷并識別數據感知終端發出的TCP/IPSocket連接請求，如屬于合法數據則存入指定的數據庫；數據管理服務器主要實現對存入指定數據庫中的數據進行相應的處理后，進行規范化管理；Web服務器主要為遠程監控中心管理系統提供Web服務；移動應用服務器主要智能移動終端的提供WAP服務；應用服務器主要為其他各類系統提供數據接口、權限管理和其他應用服務。

1.4遠程監控功能模塊設計

該模塊主要是運行在Web/Wap服務器上的網絡應用程序，采用B/S模式設計，用戶通過遠程監控系統客戶端或智能移動終端瀏覽器即可訪問，實現對無線傳感器節點實時感知的養殖現場環境數據的實時顯示、歷史查詢、數據分析，以及控制指令下發、報表管理和輔助的決策分析等功能。

2總結

影響水產養殖環境的關鍵參數是水溫、溶解氧、氨氮、ph值等，但目前這些參數的獲取主要以手工化學測定為主，基于物聯網等新一代信息技術的水產養殖智能監控系統的應用，不但可以避免傳統離線檢測中存在的數據不全及耗時費力等弊端，還可以實時了解各個關鍵數據的變化情況，以便為水產養殖人員提供準確、實時的數據，使人們對水產養殖過程的規律有更進一步的認識，從而對養殖環境參數進行最優化控制，降低養殖成本，提高養殖效益，為科學水產養殖的可持續發展奠定基礎。

作者：蓋之華施連敏王斐郭翠珍單位：蘇州經貿職業技術學院數字化校園管理中心蘇州市職業大學計算機工程學院