水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王春華

水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王春華

最近幾年，伴隨水產(chǎn)飼養(yǎng)規(guī)模化、集約化程度日漸升高，水產(chǎn)品質(zhì)量安全問題日益突出，特別需要建造一項水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，方便及時地監(jiān)管。

一、水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境無線監(jiān)測的意義

監(jiān)測飼養(yǎng)魚類生活水質(zhì)的情況，從而使用有效的措施改善水質(zhì)，保證水產(chǎn)品質(zhì)量安全，實現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。WSN（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）具有人工自動智能化程度高、信息時效性強、所覆蓋區(qū)域很寬廣、能完成多路傳感器數(shù)據(jù)一起采集、擴(kuò)展性好等特點，將其用于水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測相關(guān)領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前，我國及國外均已開展了WSN在水質(zhì)監(jiān)測方面的相關(guān)應(yīng)用探究。我國專家所帶領(lǐng)的團(tuán)隊設(shè)計了基于WSN的海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，已具備海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等功能；基于Zigbee WSN與互聯(lián)網(wǎng)Internet結(jié)合的遠(yuǎn)程實時水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)工程型系統(tǒng)，實現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取及疏導(dǎo)。可是上述監(jiān)測系統(tǒng)很多使用水質(zhì)自動監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測，此儀器是根據(jù)測量電極、變送器設(shè)備以及顯示等功能性設(shè)備組成的一體化裝配硬件，它個頭大、價格高，且需要時常供電，無法應(yīng)用于大范圍水域進(jìn)行監(jiān)測等缺點。下文根據(jù)水體的T、pH和溶解氧濃度為監(jiān)測對象，設(shè)計了一套基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。在調(diào)理電路相關(guān)的同時，無需供電，實現(xiàn)了監(jiān)測過程整體所設(shè)想的無線化。這套系統(tǒng)使用起來不僵硬，能對大范圍養(yǎng)殖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的實時獲取、無線傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)測等技術(shù)手段。

二、局域語言編程系統(tǒng)整體設(shè)計

本文所提到的局域語言編程系統(tǒng)主要由多相關(guān)數(shù)據(jù)養(yǎng)殖水資源質(zhì)量Sensor（傳感器）、數(shù)模變送局部模型、WSN、GPRS發(fā)送單位、數(shù)據(jù)及時分析查詢以及短信預(yù)警局域語言編程系統(tǒng)等幾個部分組成。基于網(wǎng)絡(luò)的智能化養(yǎng)殖水資源質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)及時監(jiān)管測試預(yù)警局域語言編程系統(tǒng)，不僅可以對養(yǎng)殖水資源質(zhì)量環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)開展及時監(jiān)管測試，還可以對監(jiān)管測試相關(guān)數(shù)據(jù)開展數(shù)據(jù)融合，并建立養(yǎng)殖水資源質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)的歷史綜合大數(shù)據(jù)，從而為科學(xué)養(yǎng)殖提供基礎(chǔ)可靠數(shù)據(jù)。

三、局域語言編程系統(tǒng)主要功能

本文局域語言編程系統(tǒng)的主要功能是及時監(jiān)管測試養(yǎng)殖水體的養(yǎng)殖水資源質(zhì)量環(huán)境變化，并通過無線通信技術(shù)將監(jiān)管測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)管測試中心，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)持續(xù)記錄、分析處理并及時預(yù)警的目標(biāo)，實現(xiàn)對水體環(huán)境非正常情況的及時預(yù)警，并在第一時間提醒相關(guān)人員使用必要的調(diào)節(jié)措施。

1.養(yǎng)殖水資源質(zhì)量監(jiān)管測試局域語言編程系統(tǒng)使用相關(guān)數(shù)據(jù)養(yǎng)殖水資源質(zhì)量Sensor（傳感器），可及時監(jiān)管測試養(yǎng)殖水體的T、pH 值、溶氧量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.監(jiān)管測試局域語言編程系統(tǒng)持續(xù)二十四小時不斷自動監(jiān)管測試各種各樣的養(yǎng)殖水資源質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)，并自動發(fā)送到大數(shù)據(jù)接收器，與此同時記錄并做相關(guān)方向的分析。

3.數(shù)據(jù)接收器獲取各監(jiān)管測試相關(guān)收集點數(shù)據(jù)，相關(guān)接收者可隨時通過個人電腦操控客戶端軟件，及時調(diào)取查看檢測數(shù)據(jù)或開展輔助分析相關(guān)工作。

4.數(shù)據(jù)分析局域語言編程系統(tǒng)可通過圖表形式顯示檢測數(shù)據(jù)，提供比較直觀具體的養(yǎng)殖水資源質(zhì)量環(huán)境變化趨勢。同時，能及時保存所獲取的數(shù)據(jù)信息，并建立大容量的“養(yǎng)殖水資源質(zhì)量環(huán)境歷史大數(shù)據(jù)”，為水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)探究與生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

四、無線Sensor（傳感器）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計

無線Sensor（傳感器）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括Sensor（傳感器）節(jié)點、路由節(jié)點以及相關(guān)數(shù)據(jù)融合節(jié)點，路由節(jié)點由Sensor（傳感器）節(jié)點充當(dāng)，聚節(jié)點要與監(jiān)管測試中心計算機(jī)連接，在硬件上，只減少Sensor（傳感器）局部模型以及增加非并行通信局部模型，其他局部模型設(shè)計與Sensor（傳感器）節(jié)點基上述一樣。

五、硬件組成

Sensor（傳感器）節(jié)點主要由Sensor（傳感器）局部模型、處理器局部模型、無線通信局部模型以及電源局部模型組成。Sensor（傳感器）局部模型包括養(yǎng)殖水資源質(zhì)量Sensor（傳感器）以及信號調(diào)整電路，構(gòu)成Sensor（傳感器）板。處理器局部模型、無線通信局部模型以及電源局部模型構(gòu)成主控板。節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)，節(jié)點實物與電路封裝。

六、管理局域語言編程系統(tǒng)的實現(xiàn)

局域語言編程系統(tǒng)的管理核心為上位機(jī)，主要需實現(xiàn)非并行接收程序以及上位機(jī)管理程序等技術(shù)要求，局域語言編程系統(tǒng)上位機(jī)通過 Microsoft Visual Studio 2010 軟件使用的是里面的 MFC 應(yīng)用程序系統(tǒng)設(shè)計骨架開展設(shè)計的上位機(jī)程序。從而實現(xiàn)對Sensor（傳感器）設(shè)計查詢、大數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存放及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，當(dāng)監(jiān)控管理者登陸界面檢測相關(guān)資料時，局域語言編程系統(tǒng)通過調(diào)用大數(shù)據(jù)中的歷史大數(shù)據(jù)，并以視圖形式將數(shù)據(jù)傳輸客戶端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

上述的相關(guān)設(shè)計系統(tǒng)使用了WSN設(shè)計手段工程性建造了一個智能化、網(wǎng)絡(luò)化的水產(chǎn)品飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)控檢測系統(tǒng)，并將這種設(shè)計手段實際應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控檢測領(lǐng)域，大大地推進(jìn)了我國WSN設(shè)計的研究進(jìn)度，為改善水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域落后的傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式和環(huán)境監(jiān)控技術(shù)提供了一種全新的設(shè)計思路和解決方法。

（通聯(lián)：310022，杭州市拱墅區(qū)石橋路永佳南苑72號 杭州市農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)校 手機(jī)：13989868023）