專利名稱：水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水質(zhì)預(yù)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水產(chǎn)養(yǎng)殖用水是養(yǎng)殖動物的生活環(huán)境，每一種水產(chǎn)養(yǎng)殖動物都需要有適合其生存的水質(zhì)環(huán)境，水質(zhì)環(huán)境的質(zhì)量直接關(guān)系到水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的生長和發(fā)育，從而關(guān)系到水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，化肥、農(nóng)藥、工業(yè)污水、化工產(chǎn)業(yè)的廢水廢氣等對環(huán)境的污染，特別是對江河湖海水域水質(zhì)的污染不斷家中，對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境造成了很大的破壞。水質(zhì)自動監(jiān)測是以在線式自動分析儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的一套在線自動監(jiān)測體系。與常規(guī)方式相比，水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)及裝置有很多優(yōu)點，但目前仍存在很多問題(1) 設(shè)備自動化程度低，監(jiān)測的參數(shù)少、實時性差；(2)監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度不高、適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力差；C3)系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)單一，很難實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸；(4)網(wǎng)絡(luò)速度及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩噪y以保障。此外，水質(zhì)自動監(jiān)測大多采用國外進(jìn)口的設(shè)備和技術(shù)，價格昂貴， 運行費用高。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量的傳感器節(jié)點采用無線自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)， 其網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、靈活、數(shù)據(jù)傳輸可靠、成本低等特點使它適合用于大范圍的監(jiān)測。因此，針對水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積大、布線困難的問題，運用最新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合智能傳感技術(shù)，研制一種低功耗、低成本、多參數(shù)的全無線水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)智能監(jiān)控系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用價值和市場前景。目前已有一些涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)自動監(jiān)控的專利，例如，公開號為CN1625110A的中國專利“環(huán)保水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)”，通過中心計算機(jī)、基站計算機(jī)和在線監(jiān)測儀聯(lián)網(wǎng)， 提供了一個耗資低廉、切實可行，且能同步實行、靈活介入地監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)的一種無線解決方案，但是使用通用的無線局域網(wǎng)，組網(wǎng)形式簡單，不能很好地實施長遠(yuǎn)距離和大范圍的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸搽y以保障。另外，公開號為CN101339179A的中國專利“一種用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法”，提供了一種水產(chǎn)養(yǎng)殖中水質(zhì)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測的裝置和方法，形成一整套養(yǎng)殖車間水質(zhì)遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，具有良好的實用性和先進(jìn)性， 但是在系統(tǒng)的節(jié)能和維護(hù)方面還有待改進(jìn)。

實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域水質(zhì)多參數(shù)實時、自動和遠(yuǎn)程監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本實用新型提供了一種水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點，采集水質(zhì)參數(shù)，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送至路由中繼節(jié)點；路由中繼節(jié)點，接收所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場監(jiān)控中心；現(xiàn)場監(jiān)測中心，接收所述路由中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲以及下載，并將其傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，接收所述現(xiàn)場監(jiān)測中心傳送的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。其中，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點進(jìn)一步包括太陽能板，設(shè)置在圓柱形殼體頂端；圓柱形殼體，通過圓柱形接口與浮漂相連，所述圓柱形殼體內(nèi)設(shè)置電池、電路板以及ZigBee模塊， 所述電池與所述電路板以及ZigBee模塊均相連，所述ZigBee模塊與所述電路板相連，將所述電路板傳送的信號傳送至所述路由中繼節(jié)點；水質(zhì)傳感器，連接于信號線一端，所述信號線穿過所述浮漂，其另一端連接傳感器端子所述傳感器端子與所述電路板相連，將所述水質(zhì)傳感器采集到的信號傳送到所述電路板；錨，通過纜線固定于所述浮漂內(nèi)，并延伸至所述浮漂外。其中，所述傳感器端子通過傳感器接口與所述電路板相連。其中，所述浮漂中心軸線上設(shè)有通孔，所述殼體與所述通孔密封連接，所述通孔內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)部繩耳，線夾通過卸扣與所述內(nèi)部繩耳連接，所述信號線固定在所述線夾內(nèi)，所述線夾下端設(shè)有纜繩接口，所述纜繩通過所述纜繩接口固定在線夾上。其中，所述線夾由兩個線夾片對扣組成，兩個線夾片中心部分設(shè)有過孔，兩個線夾片的兩個上部定點設(shè)有卸扣接口，所述卸扣一端通過所述卸扣接口與所述線夾連接，兩個線夾片相對的內(nèi)表面設(shè)置由夾線槽，所述信號線固定在所述夾線槽中，螺栓穿過所述過孔和墊片與螺母連接。其中，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點包括9個水質(zhì)傳感器。其中，所述浮漂為圓臺形瓶體。其中，所述浮漂的外壁表面設(shè)有繩耳。其中，所述現(xiàn)場監(jiān)測中心進(jìn)一步包括無線傳感器模塊，分別通過異步串行端口與現(xiàn)場傳輸功率控制器以及GPRS模塊相連，對所述路由中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、 查詢、存儲、以及下載；現(xiàn)場傳輸功率控制器，與電源相連；GPRS模塊，將所述無線傳感器模塊接收到的數(shù)據(jù)傳送至所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(1)在養(yǎng)殖現(xiàn)場運用ZigBee協(xié)議進(jìn)行無線通訊，現(xiàn)場無線單跳通信距離不低于 500m，通過無線中繼與緩存技術(shù)，可覆蓋10平方公里的養(yǎng)殖場范圍，同時數(shù)據(jù)采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，免除了布線，降低了設(shè)備成本，方便現(xiàn)場安裝；(2)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)除現(xiàn)場監(jiān)測中心外，設(shè)備全部采用低功耗設(shè)計，太陽能供電，環(huán)保經(jīng)濟(jì)；(3)整個監(jiān)測過程自動執(zhí)行，無需人工干預(yù)。
圖1為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意5[0024]圖2為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點的連接示意圖；圖4為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點的浮漂剖視圖；圖5為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的線夾分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的圓柱形殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)測中心結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合附圖及實施例詳細(xì)說明如下。如圖1所示，依照本實用新型一種實施方式的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點1、路由中繼節(jié)點2、現(xiàn)場監(jiān)測中心3和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺4。如圖2所示，數(shù)據(jù)采集節(jié)點1包括太陽能板5、圓柱形殼體6、圓柱形接口 7、繩耳 8、浮漂9、水質(zhì)傳感器10、傳感器信號線11、錨12和纜繩13。其中，太陽能板5安裝在圓柱形殼體6的頂端，圓柱形殼體6通過圓柱形接口 7與浮漂9連接，浮漂9外壁表面上設(shè)有繩耳8。如圖3-5所示，浮漂9為圓臺形瓶體，其中心軸線上設(shè)有通孔14。在通孔14的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)部繩耳17，線夾19通過卸扣18與內(nèi)部繩耳17連接。線夾19由兩個線夾片對扣組成，兩個線夾片的大致中心部分設(shè)有過孔22，兩個線夾片的兩個上部頂點部分設(shè)有卸扣接口 24，卸扣18—端通過該卸扣接口 M與線夾19連接，兩個線夾片的相對的內(nèi)表面設(shè)有夾線槽26。螺栓23穿過過孔22和墊片21與螺母20連接，信號線11固定在夾線槽沈中。 線夾19的下端設(shè)有纜繩接口 25，錨12通過纜繩13和纜繩接口 25與線夾19連接。如圖3以及圖6所示，圓柱形殼體6內(nèi)設(shè)有電池27、電路板28和ZigBee模塊29， 其中，電池27與電路板28和ZigBee模塊四相連，ZigBee模塊四與所述電路板28相連， 將電路板觀發(fā)送的信號傳送至路由中繼節(jié)點2。信號線11連接水質(zhì)傳感器10，且置于水中，另一端連接傳感器端子15，傳感器端子15通過傳感器接口 16與電路板觀相連，將水質(zhì)傳感器10采集到的信號傳送到電路板觀。本實施例的裝置優(yōu)選地最多可同時連接九個水質(zhì)傳感器，但不限9個，圖示僅給出了連接四個水質(zhì)傳感器的情況。如圖7所示，所述現(xiàn)場監(jiān)測中心3包括WSN模塊30、現(xiàn)場傳輸功率控制器(TPC) 31 和GPRS模塊32，WSN模塊30分別通過異步串行端口與GPRS模塊32和現(xiàn)場TPC31相連接， 對路由中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲、以及下載；現(xiàn)場TPC31與電源33相連；GPRS模塊32，將無線傳感器模塊30接收到的數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺4。本實用新型的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程如下[0037]水質(zhì)傳感器10所采集的水質(zhì)參數(shù)通過傳感器信號線11，經(jīng)傳感器端子15傳輸至圓柱形殼體6中的電路板觀，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，由ZigBee模塊四傳輸至路由中繼節(jié)點2，并由該路由中繼節(jié)點2轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場監(jiān)測中心3，在現(xiàn)場監(jiān)測中心3對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲和下載，并通過GPRS模塊32傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控平臺4。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(1)，采集水質(zhì)參數(shù)，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送至路由中繼節(jié)點⑵；路由中繼節(jié)點0)，接收所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(1)傳送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場監(jiān)測中心⑶；現(xiàn)場監(jiān)測中心(3)，接收所述路由中繼節(jié)點( 轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲以及下載，并將其傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(4)；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺G)，接收所述現(xiàn)場監(jiān)測中心C3)傳送的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點⑴進(jìn)一步包括太陽能板(5)，設(shè)置在圓柱形殼體(6)頂端；圓柱形殼體(6)，通過圓柱形接口(7)與浮漂(9)相連，所述圓柱形殼體(6)內(nèi)設(shè)置電池(27)、電路板(28)以及ZigBee模塊( )，所述電池(27)與所述電路板(28)以及ZigBee 模塊09)均相連，所述ZigBee模塊Q9)與所述電路板08)相連，將所述電路板08)傳送的信號傳送至所述路由中繼節(jié)點(2)；水質(zhì)傳感器(10)，連接于信號線(11) 一端，所述信號線(11)穿過所述浮漂(9)，其另一端連接傳感器端子(15)，所述傳感器端子(1 與所述電路板08)相連，將所述水質(zhì)傳感器(10)采集到的信號傳送到所述電路板08)；錨(12)，通過纜線(13)固定于所述浮漂(9)內(nèi)，并延伸至所述浮漂(9)夕卜。
3.如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器端子(1 通過傳感器接口(16)與所述電路板08)相連。
4.如權(quán)利要求3所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述浮漂(9) 中心軸線上設(shè)有通孔(14)，所述殼體(6)與所述通孔(14)密封連接，所述通孔(14)內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)部繩耳(17)，線夾(19)通過卸扣(18)與所述內(nèi)部繩耳(17)連接，所述信號線(11) 固定在所述線夾(19)內(nèi)，所述線夾(19)下端設(shè)有纜繩接口(25)，所述纜繩(1 通過所述纜繩接口 05)固定在線夾(19)上。
5.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述線夾 (19)由兩個線夾片對扣組成，兩個線夾片中心部分設(shè)有過孔(22)，兩個線夾片的兩個上部定點設(shè)有卸扣接口(M)，所述卸扣(18) —端通過所述卸扣接口 04)與所述線夾(19)連接，兩個線夾片相對的內(nèi)表面設(shè)置由夾線槽(26)，所述信號線(11)固定在所述夾線槽06) 中，螺栓03)穿過所述過孔02)和墊片與螺母OO)連接。
6.如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(1)包括9個水質(zhì)傳感器(10)。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述浮漂(9)為圓臺形瓶體。
8.如權(quán)利要求7所述的水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述浮漂(9) 的外壁表面設(shè)有繩耳(8)。
9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境空氣質(zhì)量綜合監(jiān)測方法，其特征在于，所述現(xiàn)場監(jiān)測中心(3)進(jìn)一步包括無線傳感器模塊(30)，分別通過異步串行端口與現(xiàn)場傳輸功率控制器(31)以及GPRS 模塊(3 相連，對所述路由中繼節(jié)點( 轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲、以及下載；現(xiàn)場傳輸功率控制器(31)，與電源(3 相連；GPRS模塊(32)，將所述無線傳感器模塊(30)接收到的數(shù)據(jù)傳送至所述遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺⑷。
專利摘要本實用新型公開了一種水質(zhì)參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(1)，采集水質(zhì)參數(shù)，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送至路由中繼節(jié)點(2)；路由中繼節(jié)點(2)，接收所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(1)傳送的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場監(jiān)測中心(3)；現(xiàn)場監(jiān)測中心(3)，接收所述路由中繼節(jié)點(2)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、查詢、存儲以及下載，并將其傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(4)；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(4)，接收所述現(xiàn)場監(jiān)測中心(3)傳送的數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。本實用新型的系統(tǒng)可實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域水質(zhì)多參數(shù)實時、自動和遠(yuǎn)程監(jiān)測。
文檔編號H04L29/08GK202004800SQ20112002876
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者位耀光, 劉雙印, 臺海江, 李道亮, 陳跡 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)