物联网的水产养殖环境研究范文

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1系统功能模块设计

整个系统主要分为四个功能模块，即：数据感知与传输功能模块、设备控制与指令传输功能模块、数据服务功能模块和远程监控功能模块，如图2所示。

1.1数据感知与传输功能模块设计

该模块主要利用无线传感器节点实时感知水产养殖现场数据，并通过ZigBee无线通信技术将数据传输到ZigBee主节点，由ZigBee主节点简单处理后经网络媒介传输到数据服务功能模块。其中无线传感器节点的设计是整个功能模块的核心，在设计时主要考虑以下几个主要因素：（1）能够实时感知养殖现场水的温度、溶解氧、pH值、氨氮含量等数据，并降低开发难度；（2）充分利用ZigBee无线通信技术和农业用低成本传感器技术，实现对现场数据的精确感知、实时传输；（3）低成本、低功耗，并降低安装和维护难度。出于以上几个主要因素的考虑，无线传感器节点中的各类传感器全部采用农业用低成本数字信号传感器，从而在节点的设计中不用考虑A/D转换，降低了开发难度。同时在节点的设计中采用了TI的低功耗系列单片机MSP430作为主控芯片，并辅助CC2530作为ZigBee无线通信的收发芯片。此外，根据水产养殖的实际情况，节点需要被安装在养殖水域的中心位置，因此提供固定电源的成本会大大增加，所以节点使用太阳能电池板、智能充电模块和蓄电池组成整个节点的供电系统。整个节点的硬件结构如图3所示。对于现场视频数据的感知则主要通过摄像头等视频设备采集后，经Wifi节点实时传输到数据服务功能模块。

1.2设备控制与指令传输功能模块设计

远程监控功能模块将无线传感器节点感知的养殖环境实时数据处理后，对不符合生态化养殖环境参数要求的数据，自动下发相应的指令，经网络媒介下发到设备控制与指令传输功能模块，由模块中的物联网智能网关对指令进行解析后，传输到现场被控设备的控制电路，由控制电路来控制中间继电器的开关来启动或关闭被控设备，从而来改善养殖环境，使其达到生态化养殖的标准。

1.3数据服务功能模块设计

该模块主要实现对无线传感器节点实时感知的养殖现场环境数据进行处理后，供远程监控功能模块调用。模块由一系列具有特定功能的服务器组成，如接口服务器主要负责侦听指定端口，判断并识别数据感知终端发出的TCP/IPSocket连接请求，如属于合法数据则存入指定的数据库；数据管理服务器主要实现对存入指定数据库中的数据进行相应的处理后，进行规范化管理；Web服务器主要为远程监控中心管理系统提供Web服务；移动应用服务器主要智能移动终端的提供WAP服务；应用服务器主要为其他各类系统提供数据接口、权限管理和其他应用服务。

1.4远程监控功能模块设计

该模块主要是运行在Web/Wap服务器上的网络应用程序，采用B/S模式设计，用户通过远程监控系统客户端或智能移动终端浏览器即可访问，实现对无线传感器节点实时感知的养殖现场环境数据的实时显示、历史查询、数据分析，以及控制指令下发、报表管理和辅助的决策分析等功能。

2总结

影响水产养殖环境的关键参数是水温、溶解氧、氨氮、ph值等，但目前这些参数的获取主要以手工化学测定为主，基于物联网等新一代信息技术的水产养殖智能监控系统的应用，不但可以避免传统离线检测中存在的数据不全及耗时费力等弊端，还可以实时了解各个关键数据的变化情况，以便为水产养殖人员提供准确、实时的数据，使人们对水产养殖过程的规律有更进一步的认识，从而对养殖环境参数进行最优化控制，降低养殖成本，提高养殖效益，为科学水产养殖的可持续发展奠定基础。

作者：盖之华施连敏王斐郭翠珍单位：苏州经贸职业技术学院数字化校园管理中心苏州市职业大学计算机工程学院