由于在数据收发瞬间该模块需要的峰值电流达到2A，所以该稳压芯片可以保证一定的电流裕量。LM2576产生的4.5V电压又经过LMl117-3.3产生3.3V/800mA给MSP430F149单片机供电，由于MSP430单片机以低功耗著称，所以800mA电流可以满足其运行要求。传感器产生的信号经过调理电路转化为0-3.3V模拟电压接入到MSP430单片机的A/D采样口转化为数字电压，又对数字电压经行滤波处理，剔除数据干扰，保证数据采集稳定性。根据温度与溶氧、PH之间关系，加入温度补偿增加溶氧和PH数据科学性。单片机与GPRS/GSM模块之间利用UART直接连接，以相互发送数据和接收命令。
[0041]如图3-4所示，为基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控方法和监控界面，水产养殖远程手持设备客户端软件执行以下步骤:
[0042]1.在嵌入式手持设备的客户端启动后解析服务器的域名，获得服务器IP。
[0043]2.客户端打开SOCKET控件，与服务器建立TCP/IP连接，建立成功后关闭SOCKET控件。
[0044]3.发出请求接收数据命令，实时显示现场各项数据。
[0045]4.可调用查看以TXT文本形式存储在服务器的历史数据。
[0046]5.将接受到的数据以时间为单位画出动态曲线实时显示。
[0047]在传输数据发送之前需要在服务器和GPRS设备、服务器和嵌入式手持设备之间建立TCP/IP连接，服务器是由ARM架构的S3C2440和LINUX系统组成，绑定申请的域名和分配到的动态IP，终端和现场端通过解析服务器域名获得服务器IP，建立TCP连接后利用SOCKET进行数据通信。GPRS模块和手持设备在每发送接收一次数据后检查是否有发送成功返回信息，如果有则准备下一次发送；如果没有，则跳出循环重启设备，重新建立TCP/IP连接。服务器在设定时间内没有接收到终端的数据，则重新打开SOCKET控件，准备建立新连接。服务器在获得数据后存储到数据库中并发送至嵌入式手持设备ARM客户端显示数据。客户端可以通过主动获取数据的方式避免被动接收数据时导致大量数据拥堵而超出存储空间。
[0048]嵌入式手持设备客户端部分采用的CPU处理器是S3C2440A-40，是基于ARM 920T内核，其主频高达400MHz，可满足大量数据的高速处理要求。同时搭载适用于个人桌面显示的LINUX系统Ubuntu9.10版本，在Hitachi 4.3寸触摸屏LCD上利用QT显示直观的人机交互界面。整个设备配有两个闪存，分别是256M NAND FLASH(8bit宽度)和64MSDRAM(32bit宽度)。该手持设备既可以在IEEE 802.1lb标准的无线局域网(Wireless Fidelity)环境下通过10Mbps低功耗嵌入式专用以太网网络芯片DM9000A借助USB无线网卡设备与服务器之间进行通信，也可以通过GPRS无线网络利用GTM900C完成与服务器之间的数据的接收和命令的发送。设备还带有MICR0SD卡接口，支持MICROSD/TF存储卡，最高存储容量可达32G，为数据在手持设备上的保存提供充足的空间。整个设备采用5-12V宽电压输入，为各个部分提供合适的工作电压，维持其正常运作。
[0049]在嵌入式手持设备的客户端控制界面实现以下功能:
[0050]1.分别实时显示现场溶氧，温度，水位，PH数据，正常显示为绿色，当数值超过或低于程序设置值时数据变红，以作警告提示。其数据精确到小数点后两位。
[0051]2.可随时向服务器发送调用历史数据命令，将存储在服务器数据库中的数据以TXT文本形式发送到终端，以备随时调用查看。
[0052]3.输入起始时间和终止时间，然后调用查看该时间段历史数据信息，并以曲线图的形式表示出来。
[0053]4.嵌入式手持设备的客户端程序中设置各参数阀值，在超出一定变化范围内自动发出控制命令控制远程现场设备的开启和关闭。
[0054]5.嵌入式手持设备的客户端设置按键可手动发出开关泵命令，控制现场设备做出动作，维持适宜稳定的水环境。
[0055]6.比较分析存储的历史和实时数据，对下一阶段数据变化做出变化预测，发出建议给执行者，人为提前操作设备，以在一定程度上降低控制的滞后性。
[0056]虽然以上描述了本发明的一个【具体实施方式】，但本领域内的科技人员应当理解，这些实施实例可以做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1.一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，包括底层数据采集模块、数据传输与处理模块、终端数据接收显示和存储模块，所述底层数据采集模块连接数据传输与处理模块，所述数据传输与处理模块通过无线传输发送给终端数据接收显示和存储丰吴块； 所述底层数据采集模块包括传感器组、调理电路、单片机的A/D采样口，所述传感器组包括溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器，所述溶氧传感器、温度传感器、水位传感器、PH传感器均连接调理电路，所述调理电路连接单片机的A/D采样口 ；所述底层数据采集模块通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输单片机A/D采样口 ； 所述数据传输与处理模块包括单片机、GPRS/GSM通信模块，所述单片机连接GPRS/GSM通信模块用于对数据的处理和传输，并通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器; 所述终端数据接收显示和存储模块包括服务器、终端控制模块；所述服务器无线连接终端控制模块用于获得水产养殖监控历史数据，并在终端请求下发送至终端控制模块。
2.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述单片机采用MSP430F149单片机通信模块为GTM900C通信模块，所述单片机与GPRS/GSM模块之间利用UART直接连接，以相互发送数据和接收命令。
3.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述服务器为ARM架构的S3C2440和LINUX系统构成。
4.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，所述终端控制模块为ARM架构的嵌入式手持设备，所述嵌入式手持设备一方面用于实时显示现场溶氧，温度，水位，PH数据，随时向服务器发送调用历史数据命令；另一方面嵌入式手持设备用于设置各参数阀值，通过手动发出开关泵命令，控制现场设备做出动作。
5.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，还包括增氧泵和水泵，所述增氧泵和水泵通过继电器和单片机相连接。
6.根据权利要求1所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统，其特征在于，还包括太阳能12V供电输入模块，用于为给GPRS/GSM模块GTM900C、单片机和传感器组供电。
7.—种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控通讯方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在嵌入式手持设备的客户端启动后解析服务器的域名，获得服务器IP; 2)建立TCP/IP连接前，客户端先打开SOCKET控件，与服务器建立TCP/IP连接，建立成功后关闭SOCKET控件； 3)发出请求接收数据命令，实时显示现场各项数据，包括溶解氧、温度、PH、水位数据信息; 4)调用查看以TXT文本形式存储在服务器中的历史数据； 5)将接收到的数据以时间为单位画出动态曲线实时显示。
8.根据权利要求7所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控通讯方法，其特征在于，所述步骤1-3中，GPRS/GSM通信模块和嵌入式手持设备在每发送接收一次数据后检查是否有发送成功返回信息，如果有则准备下一次发送；如果没有，则跳出循环重启设备，重新建立TCP/IP连接；服务器在设定时间内没有接收到终端的数据，则重新打开SOCKET控件，准备建立新连接；服务器在获得数据后存储到数据库中并发送至嵌入式手持设备的客户端显示数据。
9.根据权利要求7所述的基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控通讯方法，其特征在于，所述步骤4中，先输入起始时间和终止时间，然后再调用查看该时间段历史数据信息。
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网嵌入式平台的水产养殖监控系统及通讯方法，底层数据采集模块利用传感器组通过调理电路把传感器信号转化为电压并传输单片机A/D采样口；数据传输与处理模块利用单片机连接GPRS/GSM通信模块进行数据传输，通过GPRS信道经TCP/IP协议将数据传输到服务器；服务器获得数据后在终端请求下发送至终端控制模块。本发明借助历史数据本发明克服传统检测终端是固定电脑的局限性，增加对远程数据监测的便携性，避免传统电脑客户端监测移动性不强，需要大量铺设传输线路以及价格昂贵等缺点，可以在任何有GPRS网络覆盖的地方利用3G网卡接收信号进行检测，提高机动灵活性。
【IPC分类】G05D27-02, G05B19-042
【公开号】CN104570873
【申请号】CN201510007122
【发明人】刘星桥, 陈浩凯, 林培星, 曹毅超, 陈旭芳
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月7日