CN203101933U - 基于物联网的水产养殖水质在线监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于物联网的养殖用水水质在线监测与远程控制系统，其包括感知层子系统、传输层子系统、应用层子系统；所述感知层子系统通过水质参数采集器和远程视频监控器实现对养殖用水水质参数和现场视频的采集，经传输层子系统上传到应用层子系统，进行分析、展示和反馈调节水质参数。本系统结构简单、数据传输速率快、功能易扩展、网络自组织、自愈能力强，适用于养殖业水质监控及污水监管等诸多领域。

Description

基于物联网的水产养殖水质在线监控系统

技术领域

本实用新型涉及水产养殖，具体是一种基于物联网技术的，用于解决水产养殖用水的水位、溶解氧、PH值、温度、视频等多参数的实时监测和远程控制问题，实现水产养殖的集约化、信息化管理。

背景技术

在水产养殖中，要求对池塘、水库、工厂化养鱼池等多种水体的水质进行实时监控，如养殖场、育苗场水源必须检测确定无化学污染源；养殖过程中，为了预测水质变化趋势，及时调整水质，每天要多次测定温度、pH值，溶解氧、氨氮、亚硝酸盐，硫化物等水质指标。

水产养殖水质监测具有监测点数量多、监测时间长、监测情况复杂等特点。国内用于水产养殖的水质检测仪器一般都是离线式的实验室检测方式，需要取样，检测结果反馈周期长，更不能根据结果自动进行水质调节，难以保证水产养殖的安全。另外，养殖人员要掌握充足的养殖知识，熟悉大量的对比数据，才能制定出合适的调节控制水质的方案，这就需要养殖人员具有较高的素质，而且要进行经常性的干预。由此可见，传统的水质监测方式由于测试周期长、数据反馈速度慢等原因，已经不能适应飞速发展的水产养殖业需求。

为了实现水产养殖水质的集约化、信息化管理，综合运用无线传感器网络、智能水质监测传感器、专家数据库系统等物联网技术手段，实现对水产养殖用水的水位、溶解氧、PH值、温度、视频等多参数的实时监测和远程控制，进而在低成本的前提下实现养殖高效高产，是集约化、信息化养殖业发展的必然。

实用新型内容

本实用新型以无线传感器网络、智能水质监测传感器、专家数据库系统等物联网技术为核心，开发具有自愈能力的自组网小型水质监测系统，实现对水产养殖用水的水位、溶解氧、PH值、温度、视频等多参数的采集，并通过无线网络实现数据快速、准确的传输，进而对多参数进行实时监测和远程控制，解决水产养殖业水质实时监控和管理问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于物联网的水产养殖水质在线监控系统，其特征在于包括应用层子系统：执行人机交互，并侦听来自传输层子系统的视频数据和水质参数数据，并进行分析、展示和反馈调节水质参数，下发相关指令操作；传输层子系统：完成感知层子系统和应用层子系统之间的相互通讯；感知层子系统：采集养殖用水水质参数和现场视频参数并上传，执行应用层子系统发出的指令，实现水质参数调节。

上述感知层子系统由远程视频监控器、水质参数采集器、水质参数调节器组成；远程视频监控器由多个带太阳能电池的3G摄像机组成。水质参数采集器由PH值传感器、温度传感器、溶氧量传感器、水位传感器、浊度传感器、RS485转RS232总线控制器、ZigBee通信设备、太阳能电池组成。水质参数调节器由增氧机及其控制器、抽水泵及其控制器组成。

上述传输层子系统由3G通信网络和ZigBee-GPRS无线传输设备组成。所述3G通信网络采用中国联通WCDMA网络；所述ZigBee-GPRS无线传输设备由ARM控制器、GPRS通信设备、ZigBee通信设备组成，并配有可持续工作的太阳能电池。

上述应用层子系统由通信服务器、数据服务器、水质监控信息管理系统组成。

本实用新型的感知层子系统通过水质参数采集器和远程视频监控器实现对养殖用水水质参数和现场影响的采集。水质参数采集器负责采集水质的PH值、温度、溶氧量、水位和浊度等参数，经RS485转232总线控制器转换为TTL信号，由串口送入以CC2530为核心的ZigBee通信设备，以ZigBee方式将数据传送到传输层子系统。远程视频监控器负责采集现场视频，通过3G方式将数据传送到传输层子系统。水质参数调节器由增氧机及其控制器和抽水泵及其控制器两部分组成，用于对PH值、溶氧量、水位的调节，以ZigBee方式接收传输层子系统下发的控制命令，解析后控制增氧机和抽水泵工作。

本实用新型的传输层子系统装设于需要检测的水域内或岸基上，通过ZigBee无线网络与感知层子系统水质参数采集器和水质参数调节器通讯，通过GPRS方式与应用层子系统通讯。

本实用新型应用层子系统的通信服务器负责侦听来自传输层子系统的视频数据和其它水质参数数据，并执行来自水质监控信息管理系统控制指令下发操作；所述数据服务器负责对数据进行分析和提供决策；所述水质监控信息管理系统负责对来自数据服务器的数据通过B/S方式进行展示，并根据专家数据库决策，反馈控制感知层子系统的水质参数调节器工作，调节水质参数。

本实用新型实现了对养殖用水的溶解氧、PH值、温度、浊度、视频等多参数进行了实时监测和远程控制，具有结构简单、数据传输速率快、功能易扩展、网络自组织、自愈能力强等特点，适用于养殖业水质监测及污水监管等诸多领域。

附图说明

图1是本实用新型结构框图

图中：1-感知层子系统；2-传输层子系统；3-应用层子系统；4-远程视频监控器；5-水质参数采集器；6-水质参数调节器；7-3G通信网络；8-ZigBee-GPRS无线传输设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。

本实用新型结构框图如图1所示，包括了感知层子系统1、传输层子系统2、应用层子系统3，传输层子系统完成感知层子系统和应用层子系统之间的相互通讯。

感知层子系统1由装设于需要监测的水域内的远程视频监控器4、水质参数采集器5、水质参数调节器6组成。水质参数采集器5、水质参数调节器6与传输层子系统2的ZigBee-GPRS通信设备8通过ZigBee方式构成多跳自组织网络。水质参数采集器5由PH值传感器、温度传感器、溶氧量传感器、水位传感器、浊度传感器、ZigBee通信设备、太阳能电池组成组成，上述各类传感器，均采用智能传感器。水质参数采集器5主要是负责采集水质的PH值、温度、溶氧量、水位和浊度等参数，经RS485转232总线控制器转换为TTL信号，由串口送入以CC2530为核心的ZigBee通信设备，以ZigBee方式将数据传送到传输层子系统2。水质参数调节器6由增氧机及其控制器和抽水泵及其控制器两部分组成，用于对PH值、溶氧量、水位的调节，以ZigBee方式接收传输层子系统2下发的控制命令，解析后控制增氧机和抽水泵工作。

传输层子系统2由3G通信网络7和ZigBee-GPRS无线传输设备8组成。3G通信网络可采用中国联通WCDMA网络；ZigBee-GPRS无线传输设备8装设于需要检测的水域内或岸基上，由ARM控制器、GPRS通信设备、ZigBee通信设备组成，并配有可持续工作的太阳能电池，通过ZigBee无线网络与感知层子系统1中的水质参数采集器5和水质参数调节器6通讯，通过GPRS方式与应用层子系统3通讯。

应用层子系统3由通信服务器、数据服务器、水质监控信息管理系统组成，负责侦听来自传输层子系统2的视频数据和其它水质参数数据，通过B/S方式，以图、表、文方式进行数据展示，并接收来自用户的查询、控制等操作，并通过通信服务器下发有关指令或数据，实现水质参数的远程控制。

Claims (4)

1.一种基于物联网的水产养殖水质在线监控系统，其特征在于包括

应用层子系统：该应用层子系统由通信服务器、数据服务器、水质监控信息管理系统组成；

传输层子系统：所述传输层子系统包括ZigBee-GPRS无线传输设备，该ZigBee-GPRS无线传输设备由GPRS通信设备、ARM控制器、ZigBee通信设备组成；所述ZigBee-GPRS无线传输设备装设于需要检测的水域内或岸基上，并配有可持续工作的太阳能电池，通过ZigBee无线网络与感知层子系统中的水质参数采集器和水质参数调节器通讯，通过GPRS方式与应用层子系统通讯，并完成感知层子系统和应用层子系统之间的相互通讯；

感知层子系统：采集养殖用水水质参数和现场视频数据并上传，执行应用层子系统发出的指令，实现水质参数调节，所述感知层子系统由远程视频监控器、水质参数采集器、水质参数调节器组成；所述远程视频监控器、水质参数采集器、水质参数调节器都安装于需要监测的水域内，并配有可持续工作的太阳能电池；远程视频监控器通过3G与传输层子系统通讯，水质参数采集器、水质参数调节器通过ZigBee无线网络与传输层子系统通讯。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的水产养殖水质在线监控系统，其特征在于所述远程视频监控器由多个带太阳能电池的3G摄像机组成。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的水产养殖水质在线监控系统，其特征在于水质参数采集器由PH值传感器、温度传感器、溶氧量传感器、水位传感器、浊度传感器、ZigBee通信设备、太阳能电池组成。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的水产养殖水质在线监控系统，其特征在于水质参数调节器由增氧机及其控制器、抽水泵及其控制器组成。

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