基于物聯網的智慧水產系統開發

董澤欣 杜選 劉昊 陳齊梁 張曉琳 余英健

摘要：傳統水產養殖面臨著自然資源占用高、環境污染、技術落后、育種效率低，養殖面積減少等一系列問題。隨著“互聯網+”概念的普及與應用，水產養殖也向智能化發展。該系統使用各種無線傳感器形成一個ZigBee網絡，借此可以對水產養殖環境的各類數據進行收集和顯示;自動化改善調控養殖環境，智能投食、智能增氧、智能水位控制等;同時設計了安防系統，保障養殖環節安全可控。

關鍵詞：“互聯網+”;智慧水產;ZigBee網絡;物聯網;自動化

Abstract： Traditional aquaculture is faced with a series of problems such as excessive occupation of natural resources， environmental pollution， backward technology， low efficiency of aquaculture， and reduction of aquaculture area. With the popularization of the new concept of "Internet plus" and its application in depth ， intelligent aquaculture system design also began to use the Internet of things technology. The system uses various wireless sensing element to shape a Zigbee network to collect and display the aquaculture environment parameters. And to a certain extent automatically improve the regulation of farming environment： intelligent feeding， intelligent oxygenation， intelligent water level control， etc. The safety system is designed to ensure the safety and control of the breeding process. ZigBee network to collect and display the aquaculture environment parameters. And to a certain extent automatically improve the regulation of farming environment： intelligent feeding， intelligent oxygenation， intelligent water level control， etc. The safety system is designed to ensure the safety and control of the breeding process.

Key words： Internet plus; Intelligent aquatic; ZigBee network; The Internet of Things; automation

當前，我們國家水資源稀缺，而傳統水產養殖這種生產方式過于依靠資源的消耗，對環境的破壞極為嚴重，與當前社會倡導的可循環經濟和節約型社會和國家可持續發展戰略理念不符，水產養殖應朝著工業化、設施化、生態化和有機化方向展開，智能水產養殖業必將成為水產業未來的主要形式。我國作為水產養殖大國，應緊跟時代步伐。在物聯網熱潮下，具備合理科學調控功能的智慧水產系統的推出將解決此類問題，實現穩定高效的生產，在傳統產業形態上形成革命性的突破。

1 需求分析

我們的主要目標就是讓魚塘養殖系統化、專業化，為此我們設計開發了基于物聯網嵌入式平臺的智慧水產系統。具體來說，智慧水產系統需實現的功能如下：

1）在智能終端對魚塘進行遠程控制。

2）在魚塘內實時收集并顯示各類環境數據。

3）采用聲光報警模塊自動識別魚塘內的各種突發事件，并及時報警。

2 總體設計

2.1 系統構架設計

該項目包括以下兩個部分：硬件設備與軟件部分。硬件部分由三種不同類型的傳感器共同組成：采集類傳感器、控制類傳感器、安防類傳感器[1]。軟件部分指的是運行在智能手機終端的Android App。

系統總體設計思路主要是各種無線傳感器通過Zigbee無線網絡與協調器節點之間的交互，將采集到的信息利用協調器節點，使串口與網關進行通信，網關通過Internet接入互聯網[2]，然后利用互聯網將數據保存在云服務器中。系統功能是運行于智能移動設備上的 App或PC端的軟件來實現整個系統的運作。圖1為智慧水產系統的總體設計架構圖。

2.1 ZigBee節點硬件設計

ZigBee節點硬件設計采用模塊組合設計，包含了硬件基礎傳感器模塊、無線通信模塊，重要部分處理器模塊和能源供應模塊。

Zigbee節點的硬件設計集成電路主要通過利用TI公司的CC2530F256芯片實現無線通信模式方案。CC2530 結合了國際上技術領先的RF 收發器的優良性能，業界標準的增強型8051 CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強大的功能[3]。CC2530F256 結合了德州儀器的目前業界領先的黃金單元ZigBee協議棧（Z-Stack?），提供了一個強大和完善的ZigBee 解決方案。CC2530系統硬件電路包括穩壓電源、時鐘電路、復位電路等模塊[4]等。