ZigBee无线网箱监控系统方案.doc

厦门四信通信科技有限公司
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ZigBee无线网箱养殖监控系统方案

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引言
随着淡水养殖业中网箱养殖和水池养殖模式的日益推广和普及,养殖密度的不断提高，饲料的投放、疾病防治、水温、水中溶解氧浓度的检测与控制对提高养殖产量与质量非常重要,其中溶解氧浓度检测与控制成为提高养殖密度和产量的关键。由于水中的溶解氧浓度受水体温度和季节变化影响,在淡水养殖中,水体加氧是一般根据经验,随意性较大,由于加氧不及时而造成养殖损失的现象时在发生。
目前,国内应用先进的控制技术进行水体温度和溶解氧浓度监控一般是使用单片机系统,监测信号传输使用有线方式,但这种方式存在成本高、系统较为复杂、监测范围小、抗干扰性差等缺点。无线传感器技术是传感器技术与无线网络技术的结合,是一种新兴的智能监测与控制技术,由于其具有低成本、体积小、实时性强、功耗低、抗干扰性强、嵌入性好等特点,广泛应用在工农业生产中。在淡水养殖生产中,应用无线传感器网络技术进行水体温度与溶解氧浓度等数据的采集与传送、控制信号的传输与加氧控制,改变传统的生产方式,对提高淡水养殖产量、降低生产成本、减轻劳动强度具有重要的意义。
我国海岸线长,极其适合发展深海网箱养殖技术。但是深海环境复杂,海水温度变化大,风浪大,给深海网箱养殖技术的进一步推广带来困难。网箱养殖对象的生长与外界环境条件有着密切的联系,其中起决定性作用的是水体中的溶氧量、饵料和温度等。由于温度骤变而未能及时采取相应预防措施,给网箱养殖业带来巨大的损失是一个技术上难以解决的问题[。一般用户不可能及时察觉网箱周围海水温度的变化,尤其是在晚上。若人为监控温度变化,可能会由于各种因素导致漏报或者延时报警,降低准确性和及时性。为了进一步提高网箱养殖的效率,在合理选择网箱养殖区域、提高网箱养殖技术的同时,无线自动温度监测系统是发展深海养殖业迫切的需要。

二、项目分析
2.1系统组成
2.1.1数据采集器
数据采集器主要是由电源模块、温度传感器模块、pH传感器模块、水体透明度检测模块、溶氧度检测模块、单片机控制模块等组成。电源电路供电,单片机接收获取温度传感器、pH传感器等采集到的数据,采集到的数据经过单片处理后，送到数据采集器的数据输出口（RS232或者485）。
2.1.2无线传输设备
前端采用四信F8914ZigBee模块，通过232/485（端子接口）和路灯监控终端内的PLC相连，Zigbee作为一种无线连接,可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高至250kbit/s、20kbit/s、40kbit/s的传输速率。该型号设备一般为终端节点，互相之间不能通讯，完成信息的发送和接收。实物如图1

图1F8914
ZigBee中心节点采用四信F8114ZigBee+GPRS模块，中心节点收到的数据可以通过串口直接是输出到服务器上（前端与服务器的距离较近）；还可有通过GPRS把其收到的数据发送的远端的服务器上，GPRS部分采用国际标准TCP/IP通信协议，且两种方式都是实现数据透明传输功能。省去了每个终端的GPRS模块，只需要中心节点一个，节约了成本。实物如图2

图2F8114
2.1.3数据管理中心
1）根据数据采集器每次传送到数据中心的数据，可以看到网箱各个水质参数的变化情况；网箱的集中管理，可以知道每个网箱的情况。
2）管理人员可在中心控制室在管理平台上设定正常温度范围，初始位置时传感器各轴所测得的加速度分量aX0、aY0、aZ0反映了显示器相对水平面的倾角（图4中的θ1、θ2）。如果某网箱温度超过设定范围则中心控制单元通过声光等方式报警。
3）并显示出故障设备的名称、地址和故障类型，管理人员可根据养殖实际情况增添或减少监控网箱节点数目，获发明专利一项及广东省科技进提示巡更信号已成功触发。可对历史数据进行记录，实现对公共汽车、地铁和多人乘坐的车辆与各种公共交通运输方式有效地联接。并可根据不同组合条件进行查询，使MCU可以完全按照USB协议，并生成报表。
2.2系统总架构
2.2.1F8914---F8914组网
F8914（前端）通