一种基于ZigBee混合型组网的大型养殖池水温与pH值检测系统的制作方法

本实用新型属于组网水温与pH值检测技术领域，特别涉及一种基于ZigBee混合型组网的大型养殖池水温与pH值检测系统。

背景技术：

我国是人口大国，养殖大国，渔业大国。渔业发展是一个十分漫长的过程，从一开始传统养殖阶段，一步一步发展到渔业现代化，促进着渔业产值不断增加，渔业养殖也从简单的体力劳动渐渐发展成信息化，机械化相互交织相互影响的现代化产业。

由于分层养殖，分区块养殖的发展，要求精准检测养殖池各区域的温度与酸碱度情况以适应不同养殖物种的需求，这就关系到实施智能信息化检测养殖池温度与pH值并且利用数据分析进行精准育苗养殖的问题。这要求在渔业的养殖过程中，在一个大型养殖池中的不同水域因为温度高低与酸碱度强弱实时调整温度与pH值以适应分区域养殖的需要。

随着无线传感网络技术以及计算机技术的迅猛发展，智能高效的新型无线传感通信检测系统取代了传统人工经验的方法；但是现有检测系统只采用单一的组网方式检测养殖池的水温值与酸碱值，无法灵活的增加检测模块；在某一个检测模块与信息集中器通信出现问题后，该检测模块的数据就无法传输至收集信息模块，影响了数据分析的精度。

技术实现要素：

实用新型的目的：为解决上述某一个检测模块与信息集中器通信出现问题后，该检测模块的数据就无法传输至收集信息模块，影响了数据分析的精度的问题本实用新型提供一种基于ZigBee混合型组网的大型养殖池水温与pH值检测系统。

实用新型的技术方案：本实用新型提供一种基于ZigBee混合型组网的大型养殖池水温与pH值检测系统，该系统包括信息集中器、n个检测模块和n个第一ZigBee无线通信模块，检测模块和第一ZigBee无线通信模块一一对应，n为自然数；各检测模块分别通过对应的第一ZigBee无线通信模块与信息集中器连接，形成星型网络结构的连接方式，且信息集中器作为星型网络结构的中央节点，检测模块作为星型网络结构的端点；各检测模块将检测到的水温值与pH值通过对应的第一ZigBee无线通信模块无线传输至信息集中器进行显示和保存。

进一步的，该系统还包括n-1个第二ZigBee无线通信模块，分别连接在相邻的检测模块之间，形成一个总线型组网。

进一步的，所述第二ZigBee无线通信模块采用集成了Zigbee协议的CC2530射频芯片实现无线双向通信。

进一步的，所述第一ZigBee无线通信模块采用集成了Zigbee协议的CC2530射频芯片实现无线双向通信。

进一步的，所述检测模块包括水温传感器、pH值传感器、单片机MSP430F149和电源模块；所述水温传感器、pH值传感器和电源模块均与单片机MSP430F149连接，所述单片机MSP430F149与第一ZigBee无线通信模块连接。

进一步的，所述水温传感器包括温度传感器和上拉电阻，所述温度传感器采用不锈钢防水型DB18B20温度传感器，其管脚SCK与单片机MSP430F149的管脚P23/CA连接，其管脚DATA经上拉电阻与单片机MSP430F149的管脚P24CA连接。

进一步的，所述pH值传感器采用E-201-C复合电极pH值传感器。

进一步的，所述信息集中器包括单片机MSP430F149及分别与之连接的LCD显示屏、USB通信模块、PC机，所述单片机MSP430F149将通过第一ZigBee无线通信模块收到的水温值与pH值发送至LCD显示屏显示，并将水温值与pH值通过USB通信模块定期发送至PC机中保存。

有益效果：本实用新型采用混合型组网的方式连接，组网时结构灵活，在新的检测模块加入时，仅仅需要基于网络协议，增加新的网络节点即可，当检测模块与信息集中器的通信故障时，可以通过相邻节点继续保持与信息集中器的通信，增强了系统通信的容错率与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的信息集中器结构示意图；

图3为本实用新型的检测模块结构示意图；

图4为本实用新型的单片机最小系统电路示意图；

图5为本实用新型的USB通信模块电路示意图；

图6为本实用新型的水温传感器电路示意图；

图7为本实用新型的pH值传感器电路示意图；

图8为本实用新型的LCD显示屏电路示意图；

图9为本实用新型的供电模块电路示意图；

图10为本实用新型的ZigBee无线通信模块电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的无线协议，主要用于低通信速率，低功耗设备的组网，可以实现一点对多点的快速组网。

如图1所示为本实用新型提出的一种基于混合型组网ZigBee的大型养殖池水温与pH值检测系统组成示意图；该系统由检测模块和一个信息集中器组成；这些检测模块与信息集中器之间通过ZigBee无线通信模块连接，该系统中相邻的检测模块之间也采用ZigBee无线通信模块连接，本实施例中ZigBee无线通信模块连接采用集成了Zigbee协议的CC2530射频芯片实现无线双向通信，可以保证检测数据的精确性与实时性。本实施例中，多个检测模块和一个信息集中器共同构成了一个混合型组网无线数据传输网络。

本实施例的组网方式采用混合型组网，由星型网络结构与总线型网络结构组合而成，全部网络终端皆由中心节点集中控制管理，中心节点接收各网络终端的数据信息。本实施例中相邻的检测模块之间采用ZigBee无线通信模块连接，最终形成一个总线型组网；检测模块与信息集中器之间以星型网络结构的方式连接，网络终端为检测模块，中心节点为信息集中器。中心节点对数据的发送起着至关重要的作用，所有数据都通过中心节点统一调度，每一个要发送数据的网络终端都将数据发送到中心节点。信息集中器与检测模块之间形成一对多的数据通信，检测模块在组网时结构灵活，在新的检测模块增加时，仅仅需要基于网络协议，增加新的网络节点即可，当网络终端与中心节点的通信故障时，该网络终端可以将检测数据发送至相邻节点，由相邻节点传送至中心节点，从而能够通过相邻节点继续保持与中心节点的通信，增强了系统通信的容错率与可靠性。

如图2所示，信息集中器由MSP430F149单片机、LCD显示屏、USB通信模块以及PC机构成；MSP430F149单片机与ZigBee无线通信模块连接，ZigBee无线通信模块将接收到的检测数据(水温值与pH值)实时上传至MSP430F149单片机，LCD显示屏实时显示MSP430F149单片机接收到的检测数据，本实施例中LCD显示屏采用ST7920芯片，MSP430F149单片机定期通过USB通信模块将检测到的养殖池水温值与pH值数据上传至PC机保存。

如图3所示，检测模块由MSP430F149单片机、电源模块、水温传感器，pH值传感器构成；本实施例中水温传感器采用DB18B20温度传感器；pH值传感器采用E-201-C复合电极pH值传感器；A/D转换集成于DB18B20温度传感器之中，E-201-C复合电极pH值传感器的0.4-2v模拟输出对应0-14pH值，DB18B20温度传感器与E-201-C复合电极pH值传感器实时检测区域水温值与pH值并将检测数据传送至检测模块中的MSP430F149单片机中，由检测模块中的MSP430F149单片机通过ZigBee无线通信模块将检测数据传送至信息集中器中的MSP430F149单片机中；检测模块中的MSP430F149单片机需要3.3v供电，DB18B20温度传感器与E-201-C复合电极pH值传感器需要5v供电，所述3.3V与5V电源均由一块12V充电电池提供，该12V充电电池提供经过稳压芯片7805得到5v电压，然后经过稳压芯片SPX1117得到3.3v电压。

图4至图10为一种基于混合型组网ZigBee的大型养殖池水温与pH值检测系统主要部件的电路示意图。图4为MSP430F149单片机最小系统电路示意图，图5为USB通信模块电路示意图，图6为DB18B20水温传感器电路示意图，水温传感器的管脚SCK与单片机MSP430F149的管脚P23/CA连接，其管脚DATA经并连接一个上拉电阻与单片机MSP430F149的管脚P24CA连接；图7为E-201-C复合电极pH值传感器电路示意图，图8为LCD显示屏ST7920电路示意图，图9为供电模块电路示意图，图10为ZigBee无线通信模块电路示意图。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。