水产养殖业的水温监测系统及方法与流程

本发明涉及温度监测技术领域，具体涉及一种水产养殖业的水温监测系统及方法。

背景技术：

目前，随着科技和生产等行业的发展，经常需要监测某个环境的温度。例如在水产养殖业中，因水温对鱼，虾等水产养殖物的影响较大，所以需要对鱼，虾等水产养殖物所在的水温进行监测，以便养殖人员能够实时的了解养殖池里的水温状况。

现有的水温数据的采集主要通过人工读取各个养殖水池内的温度计来实现，存在手工操作麻烦、自动化程度低、使用不便等缺陷。

公开号为CN 105588651 A的专利申请公布了一种水池水温监测系统，该系统是将温度传感器直接与单片机相连，单片机连接触摸屏，触摸屏连接无线通信模块，上位机侧连接同一类型的无线模块，实现了水温数据的无线传输并可在上位机显示。该系统在实用性上有一定的局限性，比如有多个养殖水池，其系统就需要将各个养殖水池的温度传感器通过多条长导线将温度传感器连到单片机上。过多、过长的连接线给安装和使用带来了不便，并且还容易因干扰造成采样数据不准确。其次是该系统中没有现场报警模块，不能够及时进行报警提醒。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种本发明提供了一种水产养殖业的水温监测系统及方法，该系统和方法能方便的采集多个养殖水池的水温，并将该水温通过无线的方式传递给人家交互模块，以及将该水温数据通过无线方式传递至远程服务器（云端）进行存储，以方便监控养殖水池水温。

一种水产养殖业的水温监测系统，包括多个水温监测终端、水温采集中心、远程服务器和远程终端；

每个水温监测终端包括水温传感器、水温监测微处理器模块、水温监测无线收发模块、电池、浮盘、水温监测终端盒，所述水温传感器、水温监测无线收发模块与水温监测微处理器模块连接，所述电池为水温监测微处理器模块、水温监测无线收发模块供电；水温监测微处理器模块、水温监测无线收发模块、电池置于水温监测终端盒内；所述浮盘置于养殖水池里，所述水温监测终端盒置于浮盘上；所述水温传感器置于浮盘下；

所述水温采集中心包括局域网无线收发模块、采集微处理器模块、人机交互模块、报警模块、云端数据通讯模块，局域网无线收发模块、人机交互模块、报警模块、云端数据通讯模块与采集微处理器模块连接；

水温传感器采集养殖水池内的水温，并将该水温数据传递给水温监测微处理器模块进行存储和处理，水温监测微处理器模块将接收到的水温数据传递给由水温监测无线收发模块和局域网无线收发模块组成的无线局域网中；采集微处理器模块接收无线局域网中的水温数据，并将该水温数据传递给人机交互模块进行显示；采集微处理器模块还将接收到的水温数据与人机交互模块给定的报警阈值进行比较，当水温数据高于报警阈值的最大值或低于报警阈值的最小值时，采集微处理器模块向报警模块发送报警命令，报警模块报警；采集微处理器模块还将接收到的水温数据通过云端数据通讯模块传递给远程服务器；使用者通过远程终端登陆远程服务器进行温度数据的查看。

按上述方案，所述远程终端为移动终端和台式电脑，所述移动终端包括手机、平板、笔记本。

本发明还提供一种水产养殖业的水温监测方法，该方法包括如下步骤：

通过多个水温监测终端的水温传感器采集养殖水池内的水温；

通过水温监测终端的水温监测微处理器模块将水温传感器采集的水温数据传递给由水温监测无线收发模块和局域网无线收发模块组成的无线局域网；

通过水温采集中心的采集微处理器模块读取无线局域网中的水温数据，并将该水温数据传递给人机交互模块进行显示和存储；通过人机交互模块输入报警阈值，采集微处理器模块将水温数据与报警阈值进行比较，当水温数据高于报警阈值的最大值或低于报警阈值的最小值时，采集微处理器模块向报警模块发送报警命令，报警模块报警；

通过云端数据通讯模块将水温数据传递给远程服务器进行存储；

通过远程终端对远程服务器上的水温数据进行读取。

按上述方案，所述远程终端上安装有应用软件（适用于IOS、安卓等系统的应用软件），通过该应用软件对远程服务器上的水温数据进行读取。

本发明的有益效果在于：

可实现水温的多点无线监测，以确保水温监测的准确性；

通过无线方式传输，解决有线方式传输的弊端，方便安设和数据传输；

通过多个水温监测无线收发模块和一个局域网无线收发模块组成无线局域网，以确保数据传输的准确性和及时性；

将水温数据存储在远程服务器（云端）上，以方便数据的读取；

能在现场进行温度显示，以及在远程终端上进行数据显示，以便及时监控养殖水池内的水温；

本监测系统结构简单，生成制作方便，制作成本低；

本发明能提高水温监测精度；水温传感器能测量养殖水池中任意地方的水温，使用时，只需将水温传感器的探头远离养殖水池的池壁，以避免池壁温度的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明水产养殖业的水温监测系统的结构示意图；

图2是水温监测终端的结构示意图；

图3是水温采集中心的结构示意图；

图4是水温监测终端的安装示意图。

其中：1、水温采集中心，2、水温监测终端，3、远程服务器，4、远程终端，5、水温传感器，6、水温监测微处理器模块，7、水温监测无线收发模块，8、电池，9、局域网无线收发模块，10、采集微处理器模块，11、人机交互模块，12、报警模块，13、云端数据通讯模块，14、养殖水池，15、绳索，16、水温传感器的探头，17、浮盘，18、水温监测终端盒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1-图4，一种水产养殖业的水温监测系统，包括多个水温监测终端2、水温采集中心1、远程服务器3和远程终端4，水温监测终端2将采集的水温传递给水温采集中心1，水温采集中心将该水温数据传递给远程服务器3进行存储，使用者通过远程终端4对远程服务器3中的水温数据进行读取。

每个养殖水池14内至少设有1个水温监测终端2，每个水温监测终端2包括水温传感器5、水温监测微处理器模块6、水温监测无线收发模块7、电池8、浮盘17、水温监测终端盒18，水温传感器5、水温监测无线收发模块7与水温监测微处理器模块6连接，电池8为水温监测微处理器模块6、水温监测无线收发模块7供电；水温监测微处理器模块6、水温监测无线收发模块7、电池8置于水温监测终端盒18内，水温监测终端盒18置于浮盘17上；浮盘17置于养殖水池14内，并通过绳索15与养殖水池14的池壁连接；水温传感器的探头16置于浮盘17下。其中，浮盘17是圆台形物体，由泡沫材料构成，为装置提供浮力。水温监测终端盒子18放置在浮盘17中央位置，水温监测终端盒子18采用封闭式防水设计。水温传感器5采集养殖水池14内的水温，并将该水温数据传递给水温监测微处理器模块6进行存储，水温监测微处理器模块6再将接收到的温度数据传递给水温监测无线收发模块7，水温监测无线收发模块7将接收到的温度数据传递给水温采集中心1的局域网无线收发模块9。

水温采集中心1包括局域网无线收发模块9、采集微处理器模块10、人机交互模块11、报警模块12、云端数据通讯模块13，局域网无线收发模块9、人机交互模块11、报警模块12、云端数据通讯模块13与采集微处理器模块10连接。局域网无线收发模块9将接收到的水温数据传递给采集微处理器模块10，采集微处理器模块10将接收到水温数据传递给人机交互模块11进行显示；采集微处理器模块10还将接收到的水温数据与人机交互模块11给定的报警阈值进行比较，当水温数据高于报警阈值的最大值或低于报警阈值的最小值时，采集微处理器模块10向报警模块11发送报警命令，报警模块报警；采集微处理器模块10还将接收到的水温数据通过云端数据通讯模块13传递给远程服务器3进行存储；使用者通过远程终端4登陆远程服务器3进行查看。

远程终端4可以为移动终端和台式电脑，移动终端包括手机、平板、笔记本等其他设备。

水温监测终端2实现四方面功能：水温数据采集、水温数据处理、数据的收发、无线局域网组建协助。

水温集采中心1实现六方面功能：组建无线局域网（如，可以使用ZigBee通讯技术组建无线局域网）、数据的收发、水温数据处理、水温数据显示、水温数据报警（根据事先设置的报警阈值（水温警戒值），来决定是否报警提醒）、云端数据通讯（通讯方式可以是GPRS或WiFi/以太网）。

远程服务器3（云端）实现的功能是水温数据存储。

远程终端上的应用软件从远程服务器3（云端）中读取数据，并在远程终端的应用软件上将数据显示出来。另外，远程终端上应用软件还具有历史数据查询、数据变化预测的功能。历史数据查询功能包括两个方面：一方面可手动输入某一日期，有选择性的查看具体日期的水温数据。另一方面可查看过去某段时间内的数据变化情况，采取的方法是应用软件从远程服务器3（云端）读取该段时间内数据，同时还读取该时间段的前一段数据，然后在应用软件（应用软件嵌入有相关的数据和图形库）将两者的数据以曲线、图表、或直方图的形式展现出来，便于用户进行对比。数据变化预测功能对水温变化进行预测，当用户想要知道当前水温阶段性变化趋势时，应用软件从远程服务器3（云端）读取当前一段时间采集到的数据，然后在应用软件（应用软件嵌入有相关的水温预测模型）对水温变化进行预测。

采用上述水产养殖业的水温监测系统进行水产养殖业的水温监测的方法，该方法包括如下步骤：

通过多个水温监测终端2的水温传感器5采集养殖水池14内的水温；

通过水温监测终端2的水温监测微处理器模块6将水温传感器5采集的水温数据传递给由水温监测无线收发模块7和局域网无线收发模块9组成的无线局域网；

采集微处理器模块10接收无线局域网传来的水温数据，并将该水温数据传递给人机交互模块11进行显示和存储；通过人机交互模块11输入报警阈值，采集微处理器模块10将接收到的水温数据与报警阈值进行比较，当水温数据高于报警阈值的最大值或低于报警阈值的最小值时，采集微处理器模块10向报警模块12发送报警命令，报警模块12报警；采集微处理器模块10将接收到的水温数据传递给云端数据通讯模块13；

云端数据通讯模块13将接收到的水温数据传递给远程服务器3进行存储；

远程终端4对远程服务器3上的水温数据进行读取；当然，还可通过远程终端上安装的应用软件（适用于IOS、安卓等系统的应用软件）对远程服务器3上的水温数据进行读取，并可在远程终端的应用软件上实现历史数据查询和数据变化预测的功能。该应用软件还可以输入控制水温采集周期、水温警戒值等控制参数。

本发明中，多个水温监测终端2与一个水温集采中心1组成相应的短距、低功耗、无线局域网络。水温监测终端2把采集到水温数据进行打包发送到局域网中。水温集采中心1从局域网中接收数据包并将数据包内的水温数据读取出来，然后将水温数据存储到存储器中。另一方面水温集采中心1对水温数据再打包后传输到远程服务器3（云端）。远程服务器3（云端）对接收到的数据包进行存储。当用户不在养殖场时候，可通过移动终端安装的应用软件（IOS或安卓应用）查看水温情况或电脑登录远程服务器3（云端）进行查看。

本发明中，终端微处理器模块6一方面对采集到水温数据进行读取、温度转换和存储等工作，再根据相关协议对水温数据进行打包并送到发射缓冲区；另一方面调用水温监测终端无线收发模块的子程序，令水温监测终端无线收发模块7进入数据发送状态，并通过水温监测终端无线收发模块7将数据包发送到局域网中。电池8可使用锂电池或碱性电池等。根据水温采集周期的需求，可将终端微处理器模块6设置为休眠与在线两种工作状态。以达到降低功耗的作用。作为无线局域网络的一种实现方法，这里的无线局域网可采用ZigBee无线通讯技术。将局域网无线收发模块9（ZigBee芯片）设置为协调器节点，水温监测终端无线收发模块7（ZigBee芯片）设置为终端节点，局域网无线收发模块9在整个网络中起到启动网络、分配网络地址，收发数据和将终端节点加入网络等功能。水温监测终端无线收发模块7在整个网络中起到收发数据的功能；并且ZigBee无线通讯可根据不同的结构和功能，灵活的组建网络结构（比如：星型网络、网状网络、簇装网络）。

本发明中，集采微处理器模块10调用局域网无线收发模块9组建的无线局域网络，接收无线局域网络中各个终端（水温监测终端2）发送过来的数据包。集采微处理器模块10解析数据包并将其存储在相关存储器里，一方面集采微处理器模块10调用人机交互模块的子程序使水温数据在人机交互模块11上进行显示，当水温值不在预期设定的水温警戒范围时，集采微处理器模块10调用报警模块的子程序，让报警模块12进行报警提醒。另一方面，集采微处理器模块10判断云端数据通信模块是否在线及发送缓冲区数据是否已满，如果不在线则需再次进行连接，如果发送缓冲区数据未满则延迟，直到发送缓冲区数据大于或等于要发送数据的大小时，则调用云端数据通讯模块的子程序对水温数据进行打包，然后通过云端数据通讯模块13将数据包传输到远程服务器3（云端）。用户可通过人机交互模块11的键盘来调整水温采集周期和水温警戒值，当调整水温采集周期时，周期值会由集采微处理器模块10通过无线局域网下传到各个水温监测终端2。

本发明中，云端数据通讯模块13与远程服务器3（云端）之间的通讯方式可以是GPRS，也可以是WiFi或以太网。如果使用GPRS通讯方式，云端数据通讯模块13就要采用相关的GPRS模块。可通过AT指令对GPRS模块设置移动台类别、连接方式、接入点、附着GPRS业务、设置本地端口，与远程服务器3（云端）建立连接。如果使用WiFi、以太网通讯方式，云端数据通讯模块13就要采用相关WiFi、以太网模块，同样是通过AT指令对其进行设置与连接远程服务器3（云端）。

本发明中，远程服务器3（云端）可使用第三方平台，如中移动物联网，百度云，阿里云等。应用软件（IOS或安卓应用）向远程服务器3（云端）发送数据查询命令时，远程服务器3（云端）就会进入资源调度机制，然后应用软件读取相关数据。用户在使用应用软件前，要进行身份验证，验证通过后可对水温数据实时观察，也可手动输入某一日期，有选择性的查看具体日期的水温数据。同时，当用户想要知道当前水温阶段性变化趋势时，应用软件从远程服务器3（云端）读取当前一段时间采集到的数据，然后在移动终端应用软件（在开发应用软件时嵌入有相关的水温预测模型）实现水温的变化预测。当用户需要查看某一时间段内水温数据，应用软件就会将该时间段内水温数据以曲线的形式展示出来，让其直观的了解到水温变化情况。用户还可通过应用软件输入控制水温采集周期、水温警戒值等关键参数。

本发明能远程实时监测养殖水池内水的温度、能对水温进行历史查阅、对变化趋势进行统计分析；还可利用手机等随身携带的物品（而不是专用设备）进行监测，具有很强的市场需求和应用价值。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。