基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统和方法与流程

本发明涉及智能水产和移动互联网技术领域，尤其涉及一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统和方法。

背景技术：

池塘水质调控，是提高水环境质量，防止浮头泛塘，减少病害，增加产量，节能减排的一个重要环节。池塘水质调控的主要内容是增氧和换水，但目前增氧主要靠经验天气判断，根据人工经验手动的进行开关管理，对养殖技术人员的养殖经验技术水平工作强度工作态度要求很高，存在着很大的盲目性和风险性，并不能满足现代化池塘精准养殖的基本需求，风险过高，人工成本投入过大。尤其在高密度养殖情况下，常常因为不能及时增氧导致浮头泛塘，造成很大的经济损失和环境污染。

溶解氧是水产养殖中极为重要的制约性因子，溶解氧水平的高低决定着养殖活动能否顺利进行。因此，建立稳定可靠的水产养殖智能增氧控制系统是实现水产养殖现代化的重要技术问题。现今，基于传感器技术的水产养殖水质在线监测调控系统得到快速发展，实现了水溶解氧的实时监测和增氧泵的智能控制。但是，由于缺乏对池塘水质调控系统的可靠性技术研究，这些系统在稳定性、可靠性等方面还存在着许多问题，难以在池塘养殖中使用，主要表现为以下几点：

1、增氧泵的状态在线监测；

2、增氧泵供电线路断电；

3、智能控制系统死机或断电；

4、通信模块掉网；

5、云服务器死机。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统和方法，采用物联网技术、云计算技术和移动互联网技术，实现水产养殖条件下的增氧机的远程智能控制和增氧机智能控制系统的可靠性监测；微信小程序可实时获取增氧机控制系统的各项预警信息，并实现增氧机的远程移动运行控制以及通过云服务器实现对所有增氧机的在线监测，包括各个增氧机位置信息、运行状态、所在鱼塘参数等。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统，包括用户客户端、云服务器端、无线通信模块、微控制器、继电器、溶氧量探头、温度传感器以及电流互感器，所述继电器、溶氧量探头、温度传感器以及电流互感器均连接所述微控制器，所述微控制器通过所述无线通信模块与所述云服务器端，所述用户客户端与所述云服务器端连接；其中

所述电流互感器用于测量池塘中增氧机泵体供电线路的电流，并将电流信息实时输入至所述微控制器；

所述温度传感器用于采集池塘水的温度，并将水温信息输入至所述微控制器；

所述溶氧量探头用于采集池塘水的溶氧量，并将溶氧量信息输入至所述微控制器；

所述继电器用于控制相应管道中电磁阀的打开或关闭状态，若打开电磁阀则水泵开始进行抽水；

所述微控制器用于控制所述继电器、溶氧量探头、温度传感器以及电流互感器的功能实现，并接受相应的反馈信息，然后将反馈信息发送至所述云服务器端；

所述云服务器端用于接收所述微控制器发送的数据，对数据进行分析处理后发送至用户客户端；

所述用户客户端用于设定数据参数的阈值、实时接收鱼塘的检测数据以及接收云服务器端推送的报警信息和选定查询增氧机的各项数据和状态信息。

进一步地，所述用户客户端包括pc客户端和智能移动设备客户端，所述pc客户端和智能移动设备客户端均与所述云服务器端进行信息交流。

进一步地，所述智能移动设备客户端安装有微信程序，通过微信程序中的小程序功能与云服务器端进行信息交流，并实时接收云服务器推送的报警信息以及鱼塘的各项数据和状态信息。

进一步地，所述无线通信模块采用gprs无线通信模块。

进一步地，所述微控制器采用stm32单片机。

进一步地，所述的基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统，还包括gps定位模块，所述gps定位模块连接所述微控制器，用于对所述微控制器进行定位，并将位置信息通过无线通信模块发送至所述云服务器端。

进一步地，所述的基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统，还包括显示模块、led灯以及蜂鸣器，所述显示模块、led灯以及蜂鸣器均与所述微控制器连接；所述显示模块用于实时显示采集的水体溶氧量、水温和设定的溶氧量上下限；所述led灯用于指示所述增氧机控制系统的自动或手动工作模式以及增氧机泵的运行状态；在所述的增氧机控制系统中某部分发送故障时，所述蜂鸣器用于进行线下故障报警。

本发明另一目的是提供一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制方法，包括下述步骤：

s1、在一定的时间段内，微控制器开启继电器，继电器的开启从而带动水泵对某一鱼塘进行抽水至水箱内；

s2、溶氧量探头和温度传感器采集水箱内水的溶氧量和温度数据，并将数据发送至微控制器蜂鸣器进行报警；

s3、微控制器将数据发送至云服务器端，云服务器端对接收的数据与预先设定的阈值进行比较，并将数据实时发送至用户客户端；若温度数据大于或小于设定的温度阈值，或者溶氧量低于设定的溶氧量阈值，则云服务器端向用户客户端发送报警信息；

s4、微控制器控制排水电磁阀，将水箱内的水排空，之后关闭排水电磁阀，准备抽取下一个鱼塘的水；

s5、重复步骤s1-s3，对另一鱼塘的水进行检测。

进一步地，所述步骤s3中预先设定的阈值，其通过使用pc客户端设置并存在云服务器端，或者通过智能移动设备客户端的微信客户端的小程序功能进行设置并存在云服务器端。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明在现有增氧机系统上加装基于移动互联网和云计算技术的增氧机智能控制系统，可以实现增氧机远程移动监测与智能控制；

(2)本发明通过权限设置，管理部门可以通过云服务器实现对所有增氧机的在线监测，而终端用户只可以查看自己所拥有的增氧机情况，包括一个地区或自己所有的各个增氧机位置信息、运行状态、所在鱼塘参数等；

(3)本发明多个鱼塘共用一套传感器，可控制单个增氧机系统的成本，并且传感器易于及时维护，保证数据的可靠性以及延长传感器的寿命。

附图说明

图1为本发明基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统的结构框图；

图2为本发明基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统中采集鱼塘水时使用的硬件结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

如图1所示，本发明一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统主要分为几个层机构，包括感知层、嵌入式处理层、传输层、云处理层以及应用层。其中，感知层由一系列传感器组成，包括有继电器、溶氧量探头、温度传感器以及电流互感器；嵌入式处理层包括有微控制器、显示模块、led灯、蜂鸣器以及日历芯片；传输层为无线通信模块，包括gprs和gps；云处理层即为云服务器端；应用层即为用户客户端，包括有pc客户端和智能移动设备客户端。下面对各层设备的使用方法进行详细描述。

如图2所示，为了不显著增加单个增氧机系统的成本，系统采用管道将若干个鱼塘的水通过水泵输送到一个集中的小型水箱中，水箱中包含过滤器、溶氧量探头和水温传感器，连接各个鱼塘的多路进水管道及电磁阀，用于排水的一个出水口及电磁阀。

stm32单片机系统通过控制电磁阀与继电器的开合，轮流开启各个小型水泵及对应管道中的电磁阀，将相应鱼塘的水抽到水箱中，通过过滤器将池塘水的水藻、浑浊物过滤后，箱体内的溶氧量探头和水温传感器采集箱体内水的溶氧量和水温，实时送入嵌入式处理层stm32单片机系统，由于鱼塘的水经过一段管道后溶氧量及水温会有变化，通过单片机系统对溶氧量、水温进行补偿、校正，最终得到与鱼塘实际溶氧量、水温相近的测量值。以此测量值为标准，结合用户设定的溶氧量上下限的值，实时控制增氧机的电源通断，进而控制增氧机泵体工作状态。

测量完一个鱼塘的相关参数后，关闭先前开启的水泵和入水口的电磁阀，打开排水口电磁阀，延时一段时间后，开启下一路管道中的小型水泵和对应的电磁阀，测量另一个鱼塘的参数。

如此反复工作，便可集中测量各个鱼塘的参数。

其中，本发明一种基于移动互联网和云计算技术的增氧机控制系统，还包括一系列增氧机，增氧机连接微控制器；当检测到鱼塘的水的溶氧量低于设置的阈值时，微控制器就会自动开启增氧机，增氧机自动给鱼塘进行增氧操作，此时电流互感器就能感应出增氧机相应的电流输出信号，并输出信号反馈至微控制器。

stm32单片机系统采用数码管作为参数设定的人机接口显示单元，实时显示采集的水体溶氧量、水温和设定的溶氧量上下限。采用按键选择系统手动和自动运行模式，设定溶氧量上下限数值，并控制系统实现自检和校准功能。采用led灯指示系统的自动、手动工作模式和增氧机泵的运行状态。采用蜂鸣器进行线下系统故障报警。采用日历芯片提供系统时钟信息。stm32单片机系统定时将采集的水体水温和溶氧量数据、增氧机泵体供电线路电流和增氧机的控制状态等信息通过串口上传至传输层通信模块。

gps定位模块给增氧机控制系统定位，并将位置信息传输至gprs无线通信模块。gprs无线通信模块通电后，主动与云处理层云服务器程序建立tcp/ip链接；为防止通信中断，以1分钟为时间间隔，采用脉动方式通信。gprs无线通信模块将嵌入式处理层上传的数据和gps定位系统的定位信息封装成包，一起上传至云处理层云服务器。

云服务器端监听并接收、记录通信层上传的溶氧量、水温传感器数据，增氧泵运行状态信息；通过与系统设定的阈值比较，实时向手机移动客户端推送报警信息。

pc客户端与云服务器采用b/s架构，用户通过浏览器网页方式登录增氧机管理系统进行数据查询和上下限设定、查看各个增氧机位置信息、运行状态、所在鱼塘参数等。智能移动设备客户端主要为手机移动端，手机移动端与云服务器采用c/s架构，用户通过手机移动端的微信小程序设置系统阈值参数，并实时接收云服务器推送的报警信息和选定查询增氧机的各项数据和状态信息。授予权限后，管理部门可以通过云服务器实现对所有增氧机的在线监测，包括一个地区的各个增氧机位置信息、运行状态、所在鱼塘参数等。系统中多个鱼塘共用一套传感器，可控制单个增氧机系统的成本，并且传感器易于定期、及时维护，保证数据的可靠性以及延长传感器的寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。