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水产养殖环境因子在线监测系统研究

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伴着国民生活品质的提高以及饮食结构的改善,渔业产品在我国国民食物供给体系中占的比例越来越大。我国水产养殖行业绝大部分是采用淡水池塘养殖的方式。在广西党委、人民政府下发的文件《关于加快开发水产资源大力发展水产业的决定》后,经过政府的积极调动下,广西水产养殖业发展迅疾。为了促进水产养殖业的发展,同时维护水环境的生态平衡,急切需要采取现代化科学技术提高水产养殖的智能在线监控。因此,借助智能环境传感器、无线传感网络与大数据分析应用与预测等技术,设计面向水产养殖环境因子在线监控系统,实现水产养殖模式向绿色、高效、专业、系统的可持续发展方向转变,能够为水产养殖业提供一定程度的便捷和可控性。

系统总体结构

本系统基于温度,PH值等水环境因子环境采集传感器、无线传感器技术、GPRS无线通信技术、云服务器、大数据分析等结合了网络客户端综合成的面向水产养殖的智能水质检测系统。系统的总体结构如图1所示。系统主要由水质监测终端、GRPS无线通信、服务器等核心部件构成。水质监测终端主要进行溶氧量、PH值、温度、浊度等各项水质参数的采集。终端集成了多元环境因子采集模块,不间断地对水质基本参数进行采集。然后通过无线传感器网络将采集水质参数传输至汇聚节点。汇聚节点再通过GPRS无线传输将信息传送至云端服务器。云端服务器对信息进行存储管理并以友好的界面展示给用户。

水质监测终端设计

水质监测终端由多元环境因子采集模块、主控模块和电源模块组成,主要用于环境因子信息的采集、处理和发送收集到的环境因子监测数据以及位置、时间等信息,其结构如图2所示。多元环境因子采集模块包括温度传感器、水质浊度传感器、ph值传感器等环境因子传感器及信号调理电路。主控模块主要包括MCU嵌入式处理器、GPS模块、时钟及GPRS模块。电源模块包括电池充放电管理电路、充电电池及太阳能电池板,用于对监测节点进行供电。环境因子传感器阵列将水体中的水质信息经过信号调理电路后发送到嵌入式处理器进行处理,同时,嵌入式处理器通过时钟获取当前水环境信息收集时的时间信息、通过GPS模块获取监测终端的位置信息,然后将水环境中的各项参数信息采集时间及位置等信息使用主控模块进行处理之后,通过GPRS模块由GPRS网络发送到水质监测管理系统。

水产养殖环境监测终端软件处理流程图

如图3所示,主要分为数据接收模块和数据发送两个板块。终端运行后,首先进行初始化,并自动进行组网。数据接收模块通过设置GPIO和设置内部中断及时接收多元环境因子采集模块的信息,并通过ADC数模转换技术转化为数字信号,数字信号被接受之后通过嵌入式代码进行数据转换。然后再将转换后的数据进行打包,通过无线通信模块将打包好的数据多跳传至服务器。GPRS模块的控制使用串口发送的特定指令控制,包括GPRS的开启和拨号等内容,串口发送的指令通过嵌入式处理程序进行自动控制。上位机管理系统面向水产养殖环境因子在线监控系统上位机管理系统主要实现对监控信息及相应设备的存储、分析、管理。系统结合百度地图api,使监控界面以地形图方式展示。上位机管理系统主要有设备管理、数据查询、系统设置、告警信息、用户管理五个模块,主页面如图4所示。

结束语

本文阐述了一套可普遍应用于基层水环境在线监测与数据远程传输、处理的水质监测平台系统。该系统通过将终端发送给服务器的数据展示给客户端,使得养殖人员所需要的数据能够得到及时的反馈,保证了养殖场的正常运作以及问题的及时通告。系统采用无线通信技术,保证了设备终端的便携性、实用性和灵活性,在现实生活的实用方面有着极强的积极作用。

作者:徐敏 刘长凤 李丽珠 谢一林 熊开斌 单位:桂林电子科技大学

水产养殖环境因子在线监测系统研究责任编辑:张雨    阅读:人次