基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種深水網箱水質監控系統，尤其涉及一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統。
【背景技術】
[0002]深水網箱水產養殖是將養殖網箱設置在-15?-14米的深水海域進行水廠養殖技術，其具有抗風浪能力強、養殖容量大、魚類生長速度快、集約化和自動化程度高、經濟效益顯著等特點，代表了海洋漁業先進生產力的一種生產方式，越來越成為一種漁業資源獲取的重要手段。但是網箱的水質往往影響著養殖的效益，傳統的對深水網箱水質的檢測存在對象單一、成本高、實用性差等問題，無法滿足深水網箱養殖發展的需要。當前的監測系統采用的無線傳輸方式是給每個節點配置GPRS或者CDMA模塊，通過GPRS或者CDMA網絡進行遠程水質監控，這種方式硬件成本高，數據通信流量大、費用高。

【發明內容】

[0003]本發明提出一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其目的是結合ZigBee技術易進行自組網、短距離通訊穩定和GPRS技術在遠距離無線網絡傳輸上的優勢，克服現有監測系統模塊化程度低、自動化程度低、系統成本高、無法實時進行水質跟蹤等缺陷，實現深水網箱水質監測的網絡化和遠程化。
[0004]為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案:
[0005]一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在于:該系統包括ZigBee模塊、GPRS模塊、服務器模塊、供電模塊、傳感器模塊和遠程監控設備的互相連接和作用，所述傳感器的輸出連接ZigBee模塊的輸入；ARM處理器將傳感器數據融合處理后經GPRS模塊將數據導入到服務器模塊，管理人員根據需要利用智能移動設備從服務器隨時調取數據。
[0006]作為對上述技術方案的進一步優化，所述系統采用環保的太陽能發電和風能發電的結合模式進行自發電，為所述傳感器模塊和ZigBee模塊供電。
[0007]作為對上述技術方案的進一步優化，ZigBee模塊通過GPRS模塊以無線傳輸方式將數據發送至服務器模塊。
[0008]作為對上述技術方案的進一步優化，所述的ZigBee模塊采用網狀拓撲結構，分為終端節點、路由節點和協調器節點，所述傳感器模塊為終端節點，終端節點定時進行數據采集，若干終端節點和一個路由節點組成網狀，采集的數據發送至協調器。
[0009]作為對上述技術方案的進一步優化，所述ZigBee模塊向服務器發送數據，采用ARM微處理器將數據進行融合之后再通過GPRS模塊進行發送，減少發送次數。
[0010]作為對上述技術方案的進一步優化，通過GPRS模塊與智能移動終端之間的通訊協議，實現GPRS模塊與智能移動終端之間的通訊，智能移動終端通過GPRS模塊從服務器獲取數據。
[0011]本發明的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，將ZigBee技術易進行自組網、短距離通訊穩定和GPRS技術在遠距離無線網絡傳輸上的優勢結合在一起，其中GPRS技術很好的彌補了 ZigBee技術在遠距離傳輸上的劣勢，具有以下有益效果:
[0012]1、系統整體穩定，通訊協議簡單，通訊速度20?250kpbs適合信號采集，數據的傳輸安全可靠，系統成本費用低。
[0013]2、供電系統采用太陽能和風能結合的方式進行自行發電，能在不同的環境完成發電任務，并且配有大容量鋰蓄電池，使得系統在更多的環境條件下使用。并且由于系統中用電模塊的功率都比較小，供電模塊能保證整個系統能長時間進行深水網箱的水質監測。
[0014]ZigBee的自組網技術方便，能很方便得對ZigBee的路由節點進行配置以完成ZigBee自組網終端節點的添加和刪除。
[0015]利用GPRS遠程傳輸技術，用戶可以通過智能移動終端進行異地遠距離的數據獲取，成本低，并且能遠距離、實時了解深水網箱水質的情況。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明系統結構圖。
[0017]圖2為本發明ZigBee的拓撲結構示意圖。
[0018]圖3為本發明供電系統發電原理示意圖。
[0019]圖4為本發明系統流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0021]如附圖1所示，一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，包括供電模塊，傳感器模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊、服務器模塊和遠程監控設備。所述的供電模塊分別對ZigBee模塊和傳感器模塊供電。所述的傳感器模塊包含:PH傳感器、溫度傳感器、溶解氧傳感器和傳感器調理電路等。所述PH傳感器、溫度傳感器、溶解氧傳感器的信號輸出端與ZigBee模塊相連。ZigBee模塊通過GPRS模塊將傳感器數據發送至數據服務器中。用戶可以通過智能移動終端利用APP應用和GPRS技術，從數據服務器中獲取相關的數據。
[0022]如附圖2所示，整個無線網絡拓撲結構采用網狀接連，包含ZigBee終端節點、ZigBee路由節點和ZigBee協調器；ZigBee路由節點能方便得實現終端節點的添加與刪除；ZigBee終端節點融合傳感器模塊，能將傳感器采集的數據進行融合和發送；ZigBee協調器對內可以對網絡中的各個節點進行功能配置和控制，同時可以將終端節點發送的數據進行暫存在大容量的外部存儲器中，對外可以將整個網絡中的數據進行融合成一個數據包，通過GPRS模塊將數據包發送至數據服務器中。
[0023]如附圖3所示，一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統的供電模塊，采用太陽能和風能發電的結合。具體的，太陽能發電采用太陽能光伏發電，包括太陽能電池板和控制器；風能發電采用風車帶動電動機發電。在良好的環境下，太陽能發電為主要的電能輸出，風力發電為儲蓄電能，儲蓄電能能在不適合發電的環境下，進行電能的延續輸出，所述供電系統為系統中的ZigBee模塊和傳感器模塊供電。
[0024]如附圖4所示，傳感器數據采集可以通過PH傳感器、溫度傳感器和溶解氧傳感器三種采集到水質的PH值、溫度和溶解氧濃度，并通過傳感器調理電路處理；傳感器模塊直接與STM32W芯片A\D (數模轉換)轉換輸入口相連；傳感器獲得的模擬信號通過STM32W芯片轉換成數字信號，數字信號進入ZigBee模塊；ZigBee模塊中ARM微處理器與ZigBee協調器之間采用異步串口接口 UART進行通信，ARM微處理器對相關的數字信號數據進行融合，減少數據在GPRS內的發送次數；GPRS模塊與ARM微處理器采用RS232串口進行通訊，使得系統能夠通過GPRS模塊向服務器發送網絡數據包。用戶可以利用智能移動終端，比如智能手機，通過APP應用和GPRS網絡，從服務器中獲取數據，了解深水網箱當前的環境狀況，實現了深水網箱水質的實時監控。
【主權項】
1.基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在于:該系統包括ZigBee模塊、GPRS模塊、服務器模塊、供電模塊、傳感器模塊和遠程監控設備的互相連接和作用，所述傳感器的輸出連接ZigBee模塊的輸入；ARM處理器將傳感器數據融合處理后經GPRS模塊將數據導入到服務器模塊，管理人員根據需要利用智能移動設備從服務器隨時調取數據。
2.根據權利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在于:所述系統采用環保的太陽能發電和風能發電的結合模式進行自發電，為所述傳感器模塊和ZigBee模塊供電。
3.根據權利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在與=ZigBee模塊通過GPRS模塊以無線傳輸方式將數據發送至服務器模塊。
4.根據權利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在與:所述的ZigBee模塊采用網狀拓撲結構，分為終端節點、路由節點和協調器節點，所述傳感器模塊為終端節點，終端節點定時進行數據采集，若干終端節點和一個路由節點組成網狀，采集的數據發送至協調器。
5.根據權利要求1或3所述的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在于:所述ZigBee模塊向服務器發送數據，采用ARM微處理器將數據進行融合之后再通過GPRS模塊進行發送，減少發送次數。
6.根據權利要求1所述的基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，其特征在于:通過GPRS模塊與智能移動終端之間的通訊協議，實現GPRS模塊與智能移動終端之間的通訊，智能移動終端通過GPRS模塊從服務器獲取數據。
【專利摘要】本發明公開了一種基于ZigBee和GPRS技術深水網箱水質監控系統，包括ZigBee模塊、GPRS模塊、服務器模塊、供電模塊、傳感器模塊和遠程監控設備；傳感器模塊包括PH傳感器、溫度傳感器、溶解氧傳感器和傳感器調理電路等；所述供電模塊分別對ZigBee模塊和傳感器模塊供電；所述傳感器模塊的輸出連接ZigBee模塊的輸入，ARM處理器將傳感器數據融合處理后經GPRS模塊將數據發送到服務器模塊。管理人員可以根據需要利用智能移動設備從服務器隨時調取數據，從而達到實時監控深水網箱水質的目的。本發明具有以下有益效果：技術先進、節約能耗、魯棒性強、成本低，監控方便等優點。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN104750077
【申請號】CN201510125600
【發明人】吳遠紅, 張國民, 丁建強, 李倫
【申請人】浙江海洋學院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月21日