基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的制作方法
基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着水产养殖集约化、规模化程度不断提高，水产养殖水域水质环境在不同程度受到污染，由此引发的水产养殖问题日益突出。因此需要对水产养殖中水质的进行监测监控，以便及时地了解水产养殖水域的水质环境情况，从而快速采取有效技术措施来调控并改善水质环境。
[0003]目前市场上养殖监控类产品大都实现有线监控，监控的范围极其有限并且受到环境的影响比较大。同时产品孤立于Internet之外，难以实现远程监控。
[0004]物联网主要通过传感器、射频识别(RFID)、全球定位系统、移动电话等设备，按预先设定定的协议或方法，将世界上的各种物体全部连接到信息网络中，体现了信息空间和物理空间的融合，以达到缩小信息系统和物理世界和之间的距离。服务可以通过网络将这些智能物体进行交互互联，以获得与这些物体相关的状态信息。
[0005]随着无线传感器网络的发展，很多研宄人员都在尝试将无线传感器网络技术和水质监测结合起来。国外比较著名的系统有澳大利亚CSIRO的Fleck系统和美国Hel1sware公司的EMNET系统。上述两种系统具有通信速率低的可采集参数少的缺点，目前存在实用性不强的特点。
【发明内容】
[0006]为了克服上述技术问题，本实用新型提供了一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，可以及时地了解养殖水域的水质状况，从而采取有效措施调控水质，通信速率快，节能环保。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块和上位机模块，还包括嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块；
[0009]所述数据采集模块包括无线传感器网络和传感器，所述传感器连接无线传感器网络;
[0010]所述嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，所述嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块；
[0011]所述上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库；
[0012]所述设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。
[0013]优选的，所述传感器包括但不限于PH传感器、溶氧度传感器、光照传感器、温度传感器、氨氮传感器。
[0014]优选的，所述传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。
[0015]优选的，所述数据采集模块连接太阳能供电模块。
[0016]优选的，所述嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器
[0017]优选的，所述执行设备模块至少包括投食机、增氧机，所述设备控制模块支持多路控制。
[0018]本实用新型的优点是:
[0019]1、基于Si4432无线传感器网络的数据采集模块将采集的环境数据信息传输给嵌入式Web主控模块，嵌入式Web主控模块分别通过串口和网口将数据传入上位机模块与Internet。上位机模块同时负责把数据存入数据库，供用户查阅历史数据。用户可以通过上位机模块或任意一部接入网路的手机等终端设备查看鱼塘的实时状态，并可根据需要手动发出控制信号，远程控制模块接收信号并作出实时响应。此外，嵌入式Web主控模块具有一定的智能控制功能。它可以对接收到的数据和预警值进行匹配，当超过预警值时自动发出控制信号，控制继电器开关状态的切换、增氧机的启动与关闭、投食机的开启与关闭，直到环境数据处于正常的范围之内，从而实现养殖区智能控制。基于物联网感知技术的水产养殖系统低成本、低功耗、易于部署，稳定可靠，真正实现了对水产养殖环境的远程监控，大大提高了鱼塘管理的便捷性和有效性。
[0020]2、具有实时性强的特点，支持电源或USB供电，性价比较高。同时，节点控制器采用太阳能电池板进行供电，既节能又环保，具有较好的实际应用和市场推广价值。
【附图说明】
[0021]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0022]图1为本实用新型基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的结构框图；
[0023]图2为本实用新型基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的网络拓扑图。
【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0025]实施例:
[0026]结合附图和【具体实施方式】对本专利作进一步说明:
[0027]如图1、2所示，所述基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，主要由嵌入式Web主控模块、数据采集模块、设备控制模块、执行设备模块、上位机模块以及太阳能供电模块组成。所述数据采集模块通过Si4432无线传感器网络将水质环境数据提供给嵌入式Web主控模块。所述嵌入式Web主控模块一方面接收并处理数据采集模块采集到的环境数据，使得用户可以通过PC机或者手机等终端设备访问远程监控服务器以查看鱼塘的实时监测数据，另一方面能够将用户手动产生的控制信号和程序自动匹配预警值产生的控制信号传输给设备控制模块。所述设备控制模块负责接收和处理嵌入式Web主控模块传输过来的控制信号，实时做出继电器开关状态切换、增氧机的启动 与关闭、投食机的开启与关闭等响应。所述执行设备模块包括增氧机和投食机。所述太阳能供电模块用于对数据采集模块进行供电。
[0028]如图1所示，所述数据采集模块由Si4432无线网络和各种传感器组成，传感器包括PH传感器、溶氧传感器和温度传感器，当然还可以包括其它传感器，例如氨氮传感器和光照传感器等等。传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。采用Si4432无线传感器网络，数据传输距离远和传输时延短、稳定性高的特点。
[0029]所述上位机部署在养殖户室内，通过串口与嵌入式Web主控模块连接。上位机模块接受到的嵌入式Web主控模块传输过来的数据后，对其进行解析处理后以实时网络拓扑图、实时曲线等方式进行现场显示，并将数据按照一定的格式存储于网络数据库中，便于进行历史记录分析。
[0030]所述嵌入式Web主控模块同样部署在养殖户的室内，用于接收并处理数据采集模块发送的数据。嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器，并以嵌入式Web服务器的方式连接Si4432无线网络和Internet，具有低成本、低功耗的特点。
[0031]所述嵌入式Web主控模块将Si4432无线网络传输过来的数据以嵌入式Web页面服务器的方式进行显示。用户可以通过任意一台连接入网的PC机或者手机等终端设备访问嵌入式Web主控模块以查看鱼塘的实时监测数据，并可根据需要发出控制信号给设备控制模块。
[0032]所述设备控制模块包括继电器、控制节点，可以根据接收到的控制信号做出响应，继电器开关状态切换、增氧机的启动与关闭、投食机的开启与关闭等响应。
[0033]控制信号的来源主要来源有两个:一种是嵌入式Web主控模块对接收到的数据实时进行预警值匹配，当超过预警值时自动发出控制信号；另一种是用户通过嵌入式Web网页手动发出的控制信号。
[0034]通过继电器可以实现弱电控制强电，如投食机，增氧机等设备，采用耦合继电器连接继电器，避免干扰，保证开关状态的稳定与切换。
[0035]投食机用于对养殖区提供饵料，增氧机用于对养殖区提供氧气。
[0036]所述设备控制模块支持多路控制，可以实现对养殖区内多个设备群的分别控制。
[0037]本系统的预警机制包括LCD显示屏与上位机软件接口，当设备监测状态出现异常需要预警或报警时，LCD可以改变显示状态，同时上位机也会显示设备的出错状态。
[0038]该系统支持电源或USB供电，性价比较高，数据采集模块连接太阳能供电模块供电，既节能又环保。
[0039]应当理解的是，本实用新型的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块和上位机模块，其特征在于，还包括嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块； 所述数据采集模块包括无线传感器网络和传感器，所述传感器连接无线传感器网络； 所述嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，所述嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块； 所述上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库； 所述设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。2.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述传感器包括但不限于PH传感器、溶氧度传感器、光照传感器、温度传感器、氨氮传感器。3.根据权利要求1或2所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。4.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述数据采集模块连接太阳能供电模块。5.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器 根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述执行设备模块至少包括投食机、增氧机，所述设备控制模块支持多路控制。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块、上位机模块、嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块；数据采集模块包括无线传感器网络和传感器；嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块；上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库；设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。可以实时监控水质状况，采取措施调控水质，节能环保。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN204650257
【申请号】CN201520333804
【发明人】施佺, 孙玲, 霍中兴, 付康为, 王春明, 张琨, 花帅, 靳懿
【申请人】南通大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着水产养殖集约化、规模化程度不断提高，水产养殖水域水质环境在不同程度受到污染，由此引发的水产养殖问题日益突出。因此需要对水产养殖中水质的进行监测监控，以便及时地了解水产养殖水域的水质环境情况，从而快速采取有效技术措施来调控并改善水质环境。
[0003]目前市场上养殖监控类产品大都实现有线监控，监控的范围极其有限并且受到环境的影响比较大。同时产品孤立于Internet之外，难以实现远程监控。
[0004]物联网主要通过传感器、射频识别(RFID)、全球定位系统、移动电话等设备，按预先设定定的协议或方法，将世界上的各种物体全部连接到信息网络中，体现了信息空间和物理空间的融合，以达到缩小信息系统和物理世界和之间的距离。服务可以通过网络将这些智能物体进行交互互联，以获得与这些物体相关的状态信息。
[0005]随着无线传感器网络的发展，很多研宄人员都在尝试将无线传感器网络技术和水质监测结合起来。国外比较著名的系统有澳大利亚CSIRO的Fleck系统和美国Hel1sware公司的EMNET系统。上述两种系统具有通信速率低的可采集参数少的缺点，目前存在实用性不强的特点。
【发明内容】
[0006]为了克服上述技术问题，本实用新型提供了一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，可以及时地了解养殖水域的水质状况，从而采取有效措施调控水质，通信速率快，节能环保。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块和上位机模块，还包括嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块；
[0009]所述数据采集模块包括无线传感器网络和传感器，所述传感器连接无线传感器网络;
[0010]所述嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，所述嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块；
[0011]所述上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库；
[0012]所述设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。
[0013]优选的，所述传感器包括但不限于PH传感器、溶氧度传感器、光照传感器、温度传感器、氨氮传感器。
[0014]优选的，所述传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。
[0015]优选的，所述数据采集模块连接太阳能供电模块。
[0016]优选的，所述嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器
[0017]优选的，所述执行设备模块至少包括投食机、增氧机，所述设备控制模块支持多路控制。
[0018]本实用新型的优点是:
[0019]1、基于Si4432无线传感器网络的数据采集模块将采集的环境数据信息传输给嵌入式Web主控模块，嵌入式Web主控模块分别通过串口和网口将数据传入上位机模块与Internet。上位机模块同时负责把数据存入数据库，供用户查阅历史数据。用户可以通过上位机模块或任意一部接入网路的手机等终端设备查看鱼塘的实时状态，并可根据需要手动发出控制信号，远程控制模块接收信号并作出实时响应。此外，嵌入式Web主控模块具有一定的智能控制功能。它可以对接收到的数据和预警值进行匹配，当超过预警值时自动发出控制信号，控制继电器开关状态的切换、增氧机的启动与关闭、投食机的开启与关闭，直到环境数据处于正常的范围之内，从而实现养殖区智能控制。基于物联网感知技术的水产养殖系统低成本、低功耗、易于部署，稳定可靠，真正实现了对水产养殖环境的远程监控，大大提高了鱼塘管理的便捷性和有效性。
[0020]2、具有实时性强的特点，支持电源或USB供电，性价比较高。同时，节点控制器采用太阳能电池板进行供电，既节能又环保，具有较好的实际应用和市场推广价值。
【附图说明】
[0021]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0022]图1为本实用新型基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的结构框图；
[0023]图2为本实用新型基于物联网感知技术的水产养殖监控系统的网络拓扑图。
【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0025]实施例:
[0026]结合附图和【具体实施方式】对本专利作进一步说明:
[0027]如图1、2所示，所述基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，主要由嵌入式Web主控模块、数据采集模块、设备控制模块、执行设备模块、上位机模块以及太阳能供电模块组成。所述数据采集模块通过Si4432无线传感器网络将水质环境数据提供给嵌入式Web主控模块。所述嵌入式Web主控模块一方面接收并处理数据采集模块采集到的环境数据，使得用户可以通过PC机或者手机等终端设备访问远程监控服务器以查看鱼塘的实时监测数据，另一方面能够将用户手动产生的控制信号和程序自动匹配预警值产生的控制信号传输给设备控制模块。所述设备控制模块负责接收和处理嵌入式Web主控模块传输过来的控制信号，实时做出继电器开关状态切换、增氧机的启动 与关闭、投食机的开启与关闭等响应。所述执行设备模块包括增氧机和投食机。所述太阳能供电模块用于对数据采集模块进行供电。
[0028]如图1所示，所述数据采集模块由Si4432无线网络和各种传感器组成，传感器包括PH传感器、溶氧传感器和温度传感器，当然还可以包括其它传感器，例如氨氮传感器和光照传感器等等。传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。采用Si4432无线传感器网络，数据传输距离远和传输时延短、稳定性高的特点。
[0029]所述上位机部署在养殖户室内，通过串口与嵌入式Web主控模块连接。上位机模块接受到的嵌入式Web主控模块传输过来的数据后，对其进行解析处理后以实时网络拓扑图、实时曲线等方式进行现场显示，并将数据按照一定的格式存储于网络数据库中，便于进行历史记录分析。
[0030]所述嵌入式Web主控模块同样部署在养殖户的室内，用于接收并处理数据采集模块发送的数据。嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器，并以嵌入式Web服务器的方式连接Si4432无线网络和Internet，具有低成本、低功耗的特点。
[0031]所述嵌入式Web主控模块将Si4432无线网络传输过来的数据以嵌入式Web页面服务器的方式进行显示。用户可以通过任意一台连接入网的PC机或者手机等终端设备访问嵌入式Web主控模块以查看鱼塘的实时监测数据，并可根据需要发出控制信号给设备控制模块。
[0032]所述设备控制模块包括继电器、控制节点，可以根据接收到的控制信号做出响应，继电器开关状态切换、增氧机的启动与关闭、投食机的开启与关闭等响应。
[0033]控制信号的来源主要来源有两个:一种是嵌入式Web主控模块对接收到的数据实时进行预警值匹配，当超过预警值时自动发出控制信号；另一种是用户通过嵌入式Web网页手动发出的控制信号。
[0034]通过继电器可以实现弱电控制强电，如投食机，增氧机等设备，采用耦合继电器连接继电器，避免干扰，保证开关状态的稳定与切换。
[0035]投食机用于对养殖区提供饵料，增氧机用于对养殖区提供氧气。
[0036]所述设备控制模块支持多路控制，可以实现对养殖区内多个设备群的分别控制。
[0037]本系统的预警机制包括LCD显示屏与上位机软件接口，当设备监测状态出现异常需要预警或报警时，LCD可以改变显示状态，同时上位机也会显示设备的出错状态。
[0038]该系统支持电源或USB供电，性价比较高，数据采集模块连接太阳能供电模块供电，既节能又环保。
[0039]应当理解的是，本实用新型的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
【主权项】
1.一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块和上位机模块，其特征在于，还包括嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块； 所述数据采集模块包括无线传感器网络和传感器，所述传感器连接无线传感器网络； 所述嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，所述嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块； 所述上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库； 所述设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。2.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述传感器包括但不限于PH传感器、溶氧度传感器、光照传感器、温度传感器、氨氮传感器。3.根据权利要求1或2所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述传感器集成在Si4432节点上，Si4432节点置于养殖区的各个监测点上。4.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述数据采集模块连接太阳能供电模块。5.根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述嵌入式Web主控模块采用STM32单片机负责程序的存储、执行和数据处理，并通过移植UlP协议栈，实现嵌入式Web服务器 根据权利要求1所述的基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，其特征在于，所述执行设备模块至少包括投食机、增氧机，所述设备控制模块支持多路控制。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网感知技术的水产养殖监控系统，包括数据采集模块、上位机模块、嵌入式Web主控模块、设备控制模块和执行设备模块；数据采集模块包括无线传感器网络和传感器；嵌入式Web主控模块通过嵌入式Web服务器的方式连接无线传感器网络和Internet，用于接收并处理数据采集模块发送来各传感器的数据，并将实时处理后的数据发送至上位机模块，嵌入式Web主控模块还与终端设备进行通信，发出控制信号给设备控制模块；上位机模块通过串口与嵌入式Web主控模块连接，对数据进行处理并存储于网络数据库；设备控制模块用于接收控制信号控制执行设备模块动作。可以实时监控水质状况，采取措施调控水质，节能环保。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN204650257
【申请号】CN201520333804
【发明人】施佺, 孙玲, 霍中兴, 付康为, 王春明, 张琨, 花帅, 靳懿
【申请人】南通大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月22日
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