基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种深水网箱水质监控系统，尤其涉及一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统。
【背景技术】
[0002]深水网箱水产养殖是将养殖网箱设置在-15?-14米的深水海域进行水厂养殖技术，其具有抗风浪能力强、养殖容量大、鱼类生长速度快、集约化和自动化程度高、经济效益显著等特点，代表了海洋渔业先进生产力的一种生产方式，越来越成为一种渔业资源获取的重要手段。但是网箱的水质往往影响着养殖的效益，传统的对深水网箱水质的检测存在对象单一、成本高、实用性差等问题，无法满足深水网箱养殖发展的需要。当前的监测系统采用的无线传输方式是给每个节点配置GPRS或者CDMA模块，通过GPRS或者CDMA网络进行远程水质监控，这种方式硬件成本高，数据通信流量大、费用高。
【发明内容】
[0003]本发明提出一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其目的是结合ZigBee技术易进行自组网、短距离通讯稳定和GPRS技术在远距离无线网络传输上的优势，克服现有监测系统模块化程度低、自动化程度低、系统成本高、无法实时进行水质跟踪等缺陷，实现深水网箱水质监测的网络化和远程化。
[0004]为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案:
[0005]一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在于:该系统包括ZigBee模块、GPRS模块、服务器模块、供电模块、传感器模块和远程监控设备的互相连接和作用，所述传感器的输出连接ZigBee模块的输入；ARM处理器将传感器数据融合处理后经GPRS模块将数据导入到服务器模块，管理人员根据需要利用智能移动设备从服务器随时调取数据。
[0006]作为对上述技术方案的进一步优化，所述系统采用环保的太阳能发电和风能发电的结合模式进行自发电，为所述传感器模块和ZigBee模块供电。
[0007]作为对上述技术方案的进一步优化，ZigBee模块通过GPRS模块以无线传输方式将数据发送至服务器模块。
[0008]作为对上述技术方案的进一步优化，所述的ZigBee模块采用网状拓扑结构，分为终端节点、路由节点和协调器节点，所述传感器模块为终端节点，终端节点定时进行数据采集，若干终端节点和一个路由节点组成网状，采集的数据发送至协调器。
[0009]作为对上述技术方案的进一步优化，所述ZigBee模块向服务器发送数据，采用ARM微处理器将数据进行融合之后再通过GPRS模块进行发送，减少发送次数。
[0010]作为对上述技术方案的进一步优化，通过GPRS模块与智能移动终端之间的通讯协议，实现GPRS模块与智能移动终端之间的通讯，智能移动终端通过GPRS模块从服务器获取数据。
[0011]本发明的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，将ZigBee技术易进行自组网、短距离通讯稳定和GPRS技术在远距离无线网络传输上的优势结合在一起，其中GPRS技术很好的弥补了 ZigBee技术在远距离传输上的劣势，具有以下有益效果:
[0012]1、系统整体稳定，通讯协议简单，通讯速度20?250kpbs适合信号采集，数据的传输安全可靠，系统成本费用低。
[0013]2、供电系统采用太阳能和风能结合的方式进行自行发电，能在不同的环境完成发电任务，并且配有大容量锂蓄电池，使得系统在更多的环境条件下使用。并且由于系统中用电模块的功率都比较小，供电模块能保证整个系统能长时间进行深水网箱的水质监测。
[0014]ZigBee的自组网技术方便，能很方便得对ZigBee的路由节点进行配置以完成ZigBee自组网终端节点的添加和删除。
[0015]利用GPRS远程传输技术，用户可以通过智能移动终端进行异地远距离的数据获取，成本低，并且能远距离、实时了解深水网箱水质的情况。
【附图说明】
[0016]图1为本发明系统结构图。
[0017]图2为本发明ZigBee的拓扑结构示意图。
[0018]图3为本发明供电系统发电原理示意图。
[0019]图4为本发明系统流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021]如附图1所示，一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，包括供电模块，传感器模块、ZigBee模块、GPRS模块、服务器模块和远程监控设备。所述的供电模块分别对ZigBee模块和传感器模块供电。所述的传感器模块包含:PH传感器、温度传感器、溶解氧传感器和传感器调理电路等。所述PH传感器、温度传感器、溶解氧传感器的信号输出端与ZigBee模块相连。ZigBee模块通过GPRS模块将传感器数据发送至数据服务器中。用户可以通过智能移动终端利用APP应用和GPRS技术，从数据服务器中获取相关的数据。
[0022]如附图2所示，整个无线网络拓扑结构采用网状接连，包含ZigBee终端节点、ZigBee路由节点和ZigBee协调器；ZigBee路由节点能方便得实现终端节点的添加与删除；ZigBee终端节点融合传感器模块，能将传感器采集的数据进行融合和发送；ZigBee协调器对内可以对网络中的各个节点进行功能配置和控制，同时可以将终端节点发送的数据进行暂存在大容量的外部存储器中，对外可以将整个网络中的数据进行融合成一个数据包，通过GPRS模块将数据包发送至数据服务器中。
[0023]如附图3所示，一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统的供电模块，采用太阳能和风能发电的结合。具体的，太阳能发电采用太阳能光伏发电，包括太阳能电池板和控制器；风能发电采用风车带动电动机发电。在良好的环境下，太阳能发电为主要的电能输出，风力发电为储蓄电能，储蓄电能能在不适合发电的环境下，进行电能的延续输出，所述供电系统为系统中的ZigBee模块和传感器模块供电。
[0024]如附图4所示，传感器数据采集可以通过PH传感器、温度传感器和溶解氧传感器三种采集到水质的PH值、温度和溶解氧浓度，并通过传感器调理电路处理；传感器模块直接与STM32W芯片A\D (数模转换)转换输入口相连；传感器获得的模拟信号通过STM32W芯片转换成数字信号，数字信号进入ZigBee模块；ZigBee模块中ARM微处理器与ZigBee协调器之间采用异步串口接口 UART进行通信，ARM微处理器对相关的数字信号数据进行融合，减少数据在GPRS内的发送次数；GPRS模块与ARM微处理器采用RS232串口进行通讯，使得系统能够通过GPRS模块向服务器发送网络数据包。用户可以利用智能移动终端，比如智能手机，通过APP应用和GPRS网络，从服务器中获取数据，了解深水网箱当前的环境状况，实现了深水网箱水质的实时监控。
【主权项】
1.基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在于:该系统包括ZigBee模块、GPRS模块、服务器模块、供电模块、传感器模块和远程监控设备的互相连接和作用，所述传感器的输出连接ZigBee模块的输入；ARM处理器将传感器数据融合处理后经GPRS模块将数据导入到服务器模块，管理人员根据需要利用智能移动设备从服务器随时调取数据。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在于:所述系统采用环保的太阳能发电和风能发电的结合模式进行自发电，为所述传感器模块和ZigBee模块供电。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在与=ZigBee模块通过GPRS模块以无线传输方式将数据发送至服务器模块。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在与:所述的ZigBee模块采用网状拓扑结构，分为终端节点、路由节点和协调器节点，所述传感器模块为终端节点，终端节点定时进行数据采集，若干终端节点和一个路由节点组成网状，采集的数据发送至协调器。
5.根据权利要求1或3所述的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在于:所述ZigBee模块向服务器发送数据，采用ARM微处理器将数据进行融合之后再通过GPRS模块进行发送，减少发送次数。
6.根据权利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，其特征在于:通过GPRS模块与智能移动终端之间的通讯协议，实现GPRS模块与智能移动终端之间的通讯，智能移动终端通过GPRS模块从服务器获取数据。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ZigBee和GPRS技术深水网箱水质监控系统，包括ZigBee模块、GPRS模块、服务器模块、供电模块、传感器模块和远程监控设备；传感器模块包括PH传感器、温度传感器、溶解氧传感器和传感器调理电路等；所述供电模块分别对ZigBee模块和传感器模块供电；所述传感器模块的输出连接ZigBee模块的输入，ARM处理器将传感器数据融合处理后经GPRS模块将数据发送到服务器模块。管理人员可以根据需要利用智能移动设备从服务器随时调取数据，从而达到实时监控深水网箱水质的目的。本发明具有以下有益效果：技术先进、节约能耗、鲁棒性强、成本低，监控方便等优点。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104750077
【申请号】CN201510125600
【发明人】吴远红, 张国民, 丁建强, 李伦
【申请人】浙江海洋学院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月21日