本實用新型涉及無線檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Zigbee和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖存在諸多困難，主要包括：難以減輕勞動力，現(xiàn)在很多養(yǎng)殖場還是傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式，靠經(jīng)驗靠天氣，養(yǎng)殖人員必須每天在池塘周邊，隨時觀察現(xiàn)場情況；人工監(jiān)測水質(zhì)信息無法做到24小時監(jiān)控，而且監(jiān)測到的的數(shù)據(jù)散亂，沒有后期利用價值；增氧機等養(yǎng)殖設(shè)備通過人工判斷啟停，沒有足夠的科學(xué)依據(jù)，能源浪費嚴重。近年來，市場上已經(jīng)出現(xiàn)一些水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，依據(jù)功能它們大致可劃分為以下幾類：1）單純只有設(shè)備單機安裝在養(yǎng)殖場內(nèi)，在檢測到增氧機等養(yǎng)殖設(shè)備的工作電壓異常時判斷為故障并進行本地聲光報警。2）既有設(shè)備單機又有遠程報警的功能，除了本地報警外，裝置可通過GSM或GPRS等方式與用戶的遠程手機端進行數(shù)據(jù)通信從而進行遠程報警。3）設(shè)備多機通過CAN、RS-485等有線方式在養(yǎng)殖場內(nèi)組網(wǎng)監(jiān)控，用戶可通過養(yǎng)殖場的PC監(jiān)控端來觀察水質(zhì)數(shù)據(jù)等。

這些監(jiān)控系統(tǒng)考慮的都以中小型水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水質(zhì)監(jiān)測問題為主，而未考慮到增氧機的工作狀態(tài)等漁民相當(dāng)關(guān)心的內(nèi)容，如果增氧機故障會給整個池塘帶來巨大損失。除此之外，該類系統(tǒng)采取的數(shù)據(jù)通信方式是單一的，不適合規(guī)模化、高密度養(yǎng)殖的大型養(yǎng)殖場。在大型養(yǎng)殖場由于增氧機等養(yǎng)殖設(shè)備的數(shù)量眾多，往往需要多個監(jiān)控設(shè)備或采集設(shè)備組網(wǎng)工作。但目前采用何種組網(wǎng)方式來解決上述問題，還沒有一個切實可行的方法。

而隨著嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖模式正逐漸向著工業(yè)化、集約化方向發(fā)展，其中設(shè)備狀態(tài)和水質(zhì)的監(jiān)控成為水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)代化的關(guān)鍵。

目前市場上已有的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，它們絕大多數(shù)要么只能遠程應(yīng)用端監(jiān)控池塘，要么只能通過現(xiàn)場有線組網(wǎng)的方式來通過養(yǎng)殖場監(jiān)控端來監(jiān)測池塘，目前還未出現(xiàn)同時將遠程通信和現(xiàn)場組網(wǎng)合二為一來雙重監(jiān)控池塘的案例。而且現(xiàn)有產(chǎn)品大多采用傳統(tǒng)的GSM等數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不具有開放性、互聯(lián)性，多機通信能力差。其中現(xiàn)場監(jiān)控組網(wǎng)方案常采用RS485、CAN總線等與下位機連接來實現(xiàn)，但有線系統(tǒng)在大規(guī)模、高密度的養(yǎng)殖中往往會造成現(xiàn)場線路混雜，可擴展型差而且維修成本高等問題，一定程度限制了規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖的進一步發(fā)展。

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控方式存在的通信方式單一、維修成本高等諸多不足，提供一種新型的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)，利用Zigbee和GPRS組網(wǎng)方案來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)殖報警以及遠程監(jiān)控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于Zigbee和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用Zigbee和GPRS組網(wǎng)方案來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)殖報警以及遠程監(jiān)控。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種基于Zigbee和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制單元、無線傳輸單元；

所述傳感控制單元包括若干無線控制節(jié)點模塊、若干無線傳感節(jié)點模塊；所述無線控制節(jié)點模塊包括處理模塊及與該處理器模塊連接的第一傳感器模塊、執(zhí)行模塊、信息反饋電路、第一Zigbee模塊、用于為整個無線控制節(jié)點模塊供電的第一電源模塊，所述執(zhí)行模塊包括繼電器模塊、與所述繼電器模塊連接的增氧機，所述第一傳感器模塊包括用于檢測所述增氧機狀態(tài)的設(shè)備狀態(tài)傳感器及與該設(shè)備狀態(tài)傳感器連接的信號調(diào)理電路；所述無線傳感節(jié)點模塊包括第二MCU及與該第二MCU連接的第二傳感器模塊、第二Zigbee模塊、用于為無線傳感節(jié)點模塊供電的第二電源模塊；各無線控制節(jié)點模塊的第一Zigbee模塊、各無線傳感節(jié)點模塊的第二Zigbee模塊形成Zigbee通訊子網(wǎng)，且其中一個無線控制節(jié)點模塊的第一Zigbee模塊或無線傳感節(jié)點模塊的第二Zigbee模塊作為子網(wǎng)匯聚節(jié)點，接收或發(fā)送Zigbee通訊子網(wǎng)內(nèi)傳感器或增氧機的數(shù)據(jù)；

所述無線傳輸單元包括第三MCU及與該第三MCU連接的第三Zigbee模塊、GPRS通信模塊、為整個無線傳輸單元供電的第三電源模塊，所述第三Zigbee模塊用于與作為子網(wǎng)匯聚節(jié)點的第一Zigbee模塊或第二Zigbee模塊進行通信，所述所述GPRS無線通信模塊用于將第三Zigbee模塊接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠端服務(wù)器或移動終端。

在本實用新型一實施例中，所述處理模塊包括第一MCU、與所述第一MCU連接的A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一MCU通過信息反饋電路監(jiān)測增氧機是否開關(guān)機。

在本實用新型一實施例中，所述第一至第三MCU均采用STC12C5A32S2單片機。

在本實用新型一實施例中，所述設(shè)備狀態(tài)傳感器采用AC電流檢測模塊，以檢測增氧機工作電流變化，進而判斷增氧機工作是否異常。

在本實用新型一實施例中，所述第二傳感器模塊包括溫度傳感器、溶氧傳感器、鹽度傳感器、PH傳感器、AC電流檢測模塊中的一種或多種的組合。

在本實用新型一實施例中，所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器，所述溶氧傳感器為YC-100溶氧傳感器，所述鹽度傳感器為E-201-C鹽度傳感器。

在本實用新型一實施例中，所述第一至第三Zigbee模塊均采用CC2530 Zigbee通信模塊。

在本實用新型一實施例中，所述GPRS模塊采用SIM900模塊。

在本實用新型一實施例中，所述繼電器模塊由繼電器和接觸器組成。

在本實用新型一實施例中，所述第二MCU還連接有一聲光報警模塊。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型利用Zigbee和GPRS組網(wǎng)方案來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、養(yǎng)殖報警以及遠程監(jiān)控。

附圖說明

圖1為本實用新型系統(tǒng)整體框圖。

圖2為本實用新型無線控制節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本實用新型無線傳輸單元連接框圖。

圖4為本實用新型無線傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖。

圖5為本實用新型采用的SIM900模塊電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行具體說明。

如圖1-5所示，本實用新型的一種基于Zigbee和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)，一種基于Zigbee和GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感控制單元、無線傳輸單元；

所述傳感控制單元包括若干無線控制節(jié)點模塊、若干無線傳感節(jié)點模塊；所述無線控制節(jié)點模塊包括處理模塊及與該處理器模塊連接的第一傳感器模塊、執(zhí)行模塊、信息反饋電路、第一Zigbee模塊、用于為整個無線控制節(jié)點模塊供電的第一電源模塊，所述執(zhí)行模塊包括繼電器模塊（由繼電器和接觸器組成）、與所述繼電器模塊連接的增氧機，所述第一傳感器模塊包括用于檢測所述增氧機狀態(tài)的設(shè)備狀態(tài)傳感器及與該設(shè)備狀態(tài)傳感器連接的信號調(diào)理電路；所述無線傳感節(jié)點模塊包括第二MCU及與該第二MCU連接的第二傳感器模塊、第二Zigbee模塊、用于為無線傳感節(jié)點模塊供電的第二電源模塊；各無線控制節(jié)點模塊的第一Zigbee模塊、各無線傳感節(jié)點模塊的第二Zigbee模塊形成Zigbee通訊子網(wǎng)，且其中一個無線控制節(jié)點模塊的第一Zigbee模塊或無線傳感節(jié)點模塊的第二Zigbee模塊作為子網(wǎng)匯聚節(jié)點，接收或發(fā)送Zigbee通訊子網(wǎng)內(nèi)傳感器或增氧機的數(shù)據(jù)；所述處理模塊包括第一MCU、與所述第一MCU連接的A/D轉(zhuǎn)換器，所述第一MCU通過信息反饋電路監(jiān)測增氧機是否開關(guān)機；

所述無線傳輸單元包括第三MCU及與該第三MCU連接的第三Zigbee模塊、GPRS通信模塊、為整個無線傳輸單元供電的第三電源模塊，所述第三Zigbee模塊用于與作為子網(wǎng)匯聚節(jié)點的第一Zigbee模塊或第二Zigbee模塊進行通信，所述所述GPRS無線通信模塊用于將第三Zigbee模塊接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠端服務(wù)器或移動終端。

所述第一至第三MCU均采用STC12C5A32S2單片機。該單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期的新一代8051單片機。該單片機的運算速度比傳統(tǒng)8051單片機快8~12倍，而指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機。

所述設(shè)備狀態(tài)傳感器采用AC電流檢測模塊，該AC電流檢測電路主要用于監(jiān)測增氧機工作電流的變化，從而判斷增氧機工作是否異常。

所述第二傳感器模塊包括溫度傳感器、溶氧傳感器、鹽度傳感器、PH傳感器、AC電流檢測模塊中的一種或多種的組合。所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器，所述溶氧傳感器為YC-100溶氧傳感器，所述鹽度傳感器為E-201-C鹽度傳感器。

所述第二MCU還連接有一聲光報警模塊（由喇叭、聲光報警燈組成）。

所述GPRS模塊采用高度集成了GPRS通信單元的SIM900模塊。該模塊采用ARM926EJ-S架構(gòu),性能強大，并且已經(jīng)集成實現(xiàn)短信通信功能所必需的信號處理電路、收/發(fā)信機電路，只需要增加電源、SIM卡、通信接口等外圍接口電路即可實現(xiàn)無線通信功能。

以下為本實用新型裝置的具體工作原理：

傳感控制單元的各傳感器分別實時監(jiān)測池塘中的水質(zhì)數(shù)據(jù)及各增氧機工作狀態(tài)，通過其中傳感控制單元的子網(wǎng)匯聚節(jié)點傳輸給無線傳輸單元，再通過作為無線匯聚節(jié)點的無線傳輸單元集中數(shù)據(jù)，而后再利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與遠程的服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的數(shù)字化、智能化，大大提高養(yǎng)殖場的工作效率，并節(jié)約人力成本。

以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。