基于Zigbee和GPRS的水质监测系统节能设计

针对无线化的水产养殖水质监测系统耗能大、电池寿命短的问题,设计了基于Zigbee和GPRS的节能型水质监测系统。通过采用低功耗器件,在电源与传感器、信号调理电路之间添加选通芯片ADG1414控制各模块分时分区工作,减少各模块的供电时间来降低硬件能耗;通过设置阈值对采集的数据进行判断,对阈值范围内的数据不发送,减少数据发送量,从而减少系统数据发送能耗。以CC2530为核心构建无线传感网络,将传感器采集到的温度、p H、溶氧等水质参数传输至监测中心,构建实时监测平台,并在此基础上建立数据管理系统,实现对水产养殖水质环境的实时监测。系统测试与实验结果表明,该系统节能效果显著,能有效延长无线水质监测系统电池的工作时间。     

水产养殖多点水质监测与传感器清洁装置设计

针对目前水产养殖中在线监测水质传感器成本高,传感器表面藻类及污垢附着影响检测精度等问题,设计了一套集成传感器清洁装置的全自动多点水质监测系统。考虑到水产养殖中水质参数缓变特点,设计包括清洁水槽在内的多水槽水质采样箱,将需要在线监测的水样输送到对应采样箱,由三轴移动平台控制传感器模块切换,实现多点水质循环监测,在清洁水槽中设置清洁毛刷等实现传感器的清洁维护。系统采用PLC为主控制器,完成对传感器、电磁阀、水泵、三轴移动平台等可执行装置的控制。现场人机交互选用MCGS触摸屏,PLC与触摸屏之间通过RS232总线通讯交换数据,实现设备状态监控与测试数据的实时显示、储存、历史信息统计。研究表明,系统运行稳定可靠,操作界面正常,使用清水浸泡、水流冲洗、海绵柔性擦拭相结合的清洗方式,可有效地缓解传感器上藻类及微生物的附着问题,实现水质传感器的自动清洁维护。     

升降式水产养殖水质自动检测系统设计

水产养殖水质参数检测作为现代化水产养殖的重要特征正受到越来越多的关注。为满足水产养殖业对水质环境参数检测的迫切需求,研究设计了一种升降式水产养殖水质自动检测系统。该系统由无线传感模块和传感器保护模块构成,无线传感模块采用GPRS无线传感技术实现水质参数的采集和传送;传感器保护模块利用PIC16F877A型单片机作为控制器,通过ZigBee实现与服务器的远程通信,从而控制检测装置的升降和水质传感器的冲洗与保湿。通过PC或手机客户端,养殖户可以对检测系统进行实时监测和控制。结果显示,系统运行稳定,装配简易,操作方便,实现了对鱼塘水温、溶氧和p H的自动检测;远程控制反应时间在1 s以内,数据传输错误率基本为0;溶氧、p H和温度传感器的最大相对误差分别为0.55%、1.89%和1.32%。研究表明,升降式机械结构工作稳定,实现了传感器的冲洗、保湿功能,远程控制动作反应速度和测量精度达到水产养殖水质信息采集的要求,能够满足水产养殖水质检测的应用要求。     

基于物联网的水质传感器监控及自清洗装置设计

为实现水产养殖水体环境的远程实时监控,保证水质传感器数据采集的准确性,设计了一种水质传感器监控及自清洗装置。该装置设计为监测传输层、综合控制层和远程管理层的3层物联网结构,采用STM32作为控制核心,通过ZigBee技术,对各种水质参数进行实时监控,并利用LabVIEW设计上位机监控界面,实现远程智能监控。自清洗装置的传感器支架设计为可变形可移动结构,根据水质参数监测要求自动调节支架变形状态,完成水质参数采集和传感器探头的自动或手动清洗。通过养殖环境下使用自清洗装置,将水质参数监测结果与标准仪器对比分析,结果显示,定期自动清洗的传感器能准确监测水产养殖各种水质参数,提高了监测精度。研究表明,该装置运行稳定可靠,数据准确,探头清洗干净,具有良好的推广和应用价值。     

基于异构网的野外池塘水产养殖云端水质监控系统

池塘养殖对水质的实时状况较为敏感,因此对水质监控系统提出了严格要求.针对池塘养殖所面对的野外复杂环境,设计了一种基于LoRa协议与ZigBee协议的异构传感网络水质监控系统.该系统利用水质监测传感器与异构无线传感网络对溶氧、pH及水温等参数进行采集与传输,并通过云端服务器平台实现了远端数据的存储、监控.在通信距离达5 ...     

基于无线网桥与ZigBee技术的深海网箱养殖环境监测系统

为解决传统网箱养殖水质检测周期长、实时性差、数据误差大、维修成本高等问题,设计了一种基于无线网桥与ZigBee进行数据传输的深海网箱养殖水质与环境监测系统。该系统主要通过水质传感器获取网箱内海水的温度、盐度、浊度、pH以及溶氧等水质参数,同时利用水下摄像机采集水中鱼群状况、水面环境信息等图像信息,并通过无线网桥将监测的水质参数与图像信息实时传输至岸基数据监控中心,由监控系统实时监测养殖环境参数变化,并且可以通过无线接入点向设备发送控制指令来进行相关操作,如通过控制图像采集设备的云台来实现对网箱水面或水下环境的监控。结果显示:采用该检测系统后,能实时传输图像信息和水质参数,并能实现实时远程控制;操控中心具有数据显示、历史数据查看、水质异常时声光报警等功能。该系统具有操作简便、响应快速、成本较低、可靠性高等优点,具有较好的推广应用价值。     

基于LabVIEW的水质监测系统设计与开发

为实现水产养殖过程中,水质参数监测系统的信号采集简便、数据无线传输以及操作界面简单便捷,且上位机之间能够实现数据共享,设计了一种基于LabVIEW的水产养殖水质参数监测系统。该系统以MSP430微控制器为下位机,以nRF905为数据收发模块,中心电脑端(PC机)为上位机,通过LabVIEW构建上位机监控软件,同时采用基于TCP协议的通信方式进行远程通信,LabVIEW的虚拟仪器可以实现计算机数据共享通信功能,从而实现对重要水质参数进行监测以及数据共享。试验过程采集到的数据与标定仪器测量数据,误差在2%以内,丢包率低,能实现上位机之间的数据共享。研究表明,整套系统数据采集结果正常、稳定性良好,系统控制界面简洁,操作简便,且具有性价比高和易扩展等优点。     

海洋生态池塘在线监测系统的设计与实现

针对目前我国池塘监测系统在稳定可靠及可扩展性、数据连续实时性、水下环境的可视化等方面的不足,本文提出了一种新型的模块化池塘生态环境在线监测系统解决方案,通过在池塘循环水入水口布放多参数传感器探头,及精选部分池塘养殖池布放水下高清摄像头,接入相应的数据采集控制系统进行集成搭载,利用无线传输模块或地面以太网与控制中心通信完成对数据的实时更新与展示发布,真正实现了对池塘水温、盐度、叶绿素、溶解氧等生态环境要素的长期、实时、连续、在线监测,同时对池塘生物活动状态及生活习性等进行实况视频监控,并且满足对氨氮、亚硝酸盐等营养盐要素的扩展集成。通过山东青岛近岸海域示范运行,验证了该方案实施的可行性,这将为海塘养殖业生产经营提供可靠的数据支持与技术保障,具有广阔的应用前景。     

一种基于多点数据采集的水产养殖监控系统

为了实现对水产养殖池塘内水质参数的多点采集及实时监控,本文利用数字化数据采集技术、嵌入式系统技术以及无线传感器网络技术等,开发了一种水产养殖监控系统。此系统不仅可以利用基站采集到定点的水质参数,还能够利用机器鱼搭载无线传感器的方式采集到池塘内不定点的水质参数,实现了多点数据采集,并通过基站上的人机交互模块以及中心机房的上位机与用户进行交互。结果表明,该系统运行稳定,采集的数据符合所需的精度要求,监控范围大大提高,能够满足水产养殖监控的需要。     

带有溶氧预测的水产养殖监测平台的研究

针对传统水产养殖水质监测系统不能提前预警和通信延迟高的问题,提出一种带有溶氧预测的低延迟无线传感水质监测平台。本研究搭建了4个水质监测节点,通过LoRa模块与汇聚模块进行通信,实现了水质数据的实时监测。应用边缘计算的策略,将云服务器的计算和系统控制任务卸载到上位机来降低系统延迟。上位机更新本地和云服务器的数据,同时基于小波变换和长短期记忆网络(WT-LSTM)模型实现溶氧预测功能。结果显示:与其他预测模型相比,WT-LSTM模型效果更好;pH、温度、溶氧、电导率和氨氮监测数据的相对误差,分别小于1.4%、0.7%、0.2%、12%、5%;基于评测系数分析,溶氧1 h的预测结果比较准确,可作为溶氧预警的参考。本平台可以在低成本、低延迟的情况下,实现水质数据的实时监控,并完成1 h内溶氧的预测,使得系统对增氧机的控制更加合理化、智能化。     

海水养殖水质监测与分析系统设计与实现

为了提高水产养殖过程中的信息化与智能化，揭示养殖水环境动态变化与养殖生产效率间的关系，基于SSM(Spring+Spring MVC+My Batis)框架研发了海水养殖环境监测与分析系统，实现了对养殖工厂内多监测点的pH、盐度和温度传感数据的实时采集、分析与存储，以及对养殖生产过程数据有效管理。该系统利用LoRa(Long Range Radio)低功耗物联网通信技术和Netty框架实现服务端与传感器的通信，将前端传感数据远距离传输至后端服务平台；采用SSM框架开发了Web后端服务器框架，前端使用Websocket技术推送数据，实现实时页面数据刷新。在此基础上，基于Pearson算法分析了监测传感指标数据之间的相关性，通过指数平滑算法预测传感数据变化趋势。验证结果表明该系统可以有效在线实时监测和预测养殖水质参数变化，为实现精准养殖提供重要支持。     

基于GSM模块的深海网箱养殖监控系统设计

深海网箱养殖环境参数的采集、传输与处理是实施精准网箱养殖管理的关键环节.为了使监测系统能不间断运行,通过温度传感器、pH传感器,对网箱养殖海水温度、pH值进行采集,单片机从传感器直接读取被测值,实时监测网箱养殖海域的温度、pH值;利用现有的全球移动通讯系统(GSM)网络无线传输,实现温度、pH值定时汇报及自动报警,避免了因温度、海水水质骤变未能及时采取预防措施而给网箱养殖带来损失.系统可外扩多路数据采集.     

带有水质监测的增氧机远程控制系统研究

针对水产养殖中增氧机远程控制困难、水质送检烦琐等问题，基于无线传感器网络(WSN)及物联网技术，开发了一种带有水质监测功能的增氧机远程控制系统。该系统由监测设备和远程控制小程序组成，布设在现场的溶氧、pH传感器、环境监测变送器等设备由4G-DTU内置的微处理器负责数据采集，采用无线网络通信方式，摆脱传统监测系统通信距离短的困扰；小程序具备实时监测水质、查询历史数据、远程启停增氧机等功能。为验证系统实用性，在实际水域布置节点测试。结果显示：各项指标均达到要求，设备远程启停响应延迟低于100 ms, pH测量精度达到±0.02,溶氧控制精度在±0.4 mg/L以内，温度测量精度达到0.5℃,气压测量精度达到0.1 kPa,能够满足水产养殖需求。证明了所研究的系统具有实际应用意义。     

基于分布式无线网络的水质监控系统设计

为提高对水产养殖水质监控的实时性和测量精度,设计了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质参数监控系统。该系统由水质参数采集终端、分布式传感器网络、传输控制中心基站、远程在线监控系统组成。参数采集终端采集水质参数并传输到中心基站,再通过GPRS发送给远程在线监控中心,根据用户向监控中心输入的参数实现水温、pH、溶氧(DO)的调节。参数测量过程中引入数字滤波算法提高测量精度,使用经过改进粒子群优化算法(PSO)整定的PID控制器实现水质参数的调节。结果显示:测量精度达到要求,温度、pH和DO的测量误差分别为2.1%、1.3%和3.6%,系统对温度、pH和溶氧调节的最大误差分别为1.9%、2.6%和3.1%。整个系统工作稳定可靠。     

一种低功耗水产养殖水质监测系统设计方法

为解决现有水产养殖水质监测系统功耗高、节点能量有限的问题,设计了一款低功耗水产养殖水质监测系统。对于无线检测节点,主要采用周期自适应调节算法减少数据发送次数和发射功率自适应调节算法降低功耗;对于检测网关,主要采用NB-Io T技术降低无线传输功耗和搭载FreeRTOS实时操作系统提高CPU利用率的方式降低功耗。试验测得:在不丢失重要变化数据的条件下,采用周期自适应调节算法与采用固定周期15 min和30 min相比,数据发送次数分别减少了140%和20%;在满足系统要求丢包率的条件下,采用功率自适应调节算法的节点要比采用固定发射功率4 d Bm的节点功耗降低9.5%~42.5%。研究表明,本系统具有功耗低、稳定性高、远程控制灵敏的特点,具有较高的应用价值。     

基于云存储及Android的水产苗种培育水质监控系统设计

针对水产苗种培育过程中人工观测水体环境存在不精确和不及时的问题,设计开发了基于物联网云存储及Android平台的水产苗种培育水质参数远程无线监控系统。前端传感器用于检测培育水质的各物理参数,通过WIFI无线网络将所获得的数据发送至物联网云存储平台,然后通过手机客户端APP读取云存储平台上的数据并显示,供用户浏览查看,手机APP可对异常数据进行报警提示。用户可以通过手机客户端APP实现现场设备的手动远程控制,对超出阈值的参数,系统能够对现场相应设备进行自动控制。该系统中机智云的引入降低了物联网硬件的开发难度及成本,APP界面简洁、操作简单、成本低廉,还预留可扩展接口,为用户提供形象直观的实时数据监测平台。对该系统进行了水温、p H、溶氧和氨氮的采集和传输测试、也对现场设备进行了远程控制测试。测试结果显示该系统可以达到水产苗种培育水质参数监控要求。     

养殖水质在线监控的系统集成技术

应用多参数水质传感器、PAC场控制器、IEEE802．15．4无线传感器网络、CAN现场通信网络等技术进行系统设计,创建低成本、高效率、性能匀称、可扩充系统的水产养殖水质测试和水质调控的集成系统。认为推广普及规范化的水质监控手段,对促进水产养殖的科技进步和产业升级,实现水产养殖业增长方式转变有积极的意义。指出在现阶段发展我国的“数字化”养殖水质监控系统时,要注意现场设备的数字化、智能化、多功能化、网络化,开发低价位性能可靠的数字化水质传感器,提高信息的共享性和发挥养殖水质数据的应用价值。     

基于BP神经网络的养殖水质监控系统

基于BP神经网络的水产养殖水质监控系统以多个可编程控制器PLC和单片机系统作为下位机，检测现场数据；并用工业控制计算机实现现场监控和远程监控。软件方面，在现场监控计算机和远程计算机上设计了功能丰富的监控软件；并应用无线通信GPRS技术实现数据的传输。该系统对养殖水体溶解氧含量进行了自动监测和控制，性能稳定。     

基于ZigBee的水产养殖水环境无线监控系统设计

设计了一种基于ZigBee协议的水产养殖水环境无线监控系统,实现了对溶解氧、pH值、温度等多参数的采集、处理和显示,并通过无线网络实现了传感器检测节点和协调器节点之间数据快速、准确的传输,进而对多参数进行实时远程监测。该系统适用于工厂化水产养殖、水环境、智能温室等诸多领域。     

基于物联网的镜鲤池塘养殖环境监测系统

针对镜鲤Cyprinus carpio养殖环境监测信息化应用水平低和技术手段落后等问题,采用物联网、视频传输和WEB互联网等技术构建了镜鲤池塘养殖环境监测系统。本系统采用公用蜂窝数据和无线局域网+互联网通信方式将每个池塘设备组件组成物联网网络,以远程服务器为业务控制中心。系统依据多种水质传感器、气象工作站、摄像头等设备,获取池塘养殖环境参数,通过无线终端节点实现养殖环境信息与远程服务器的信息交换。采用B/S(浏览器/服务器)模式开发系统应用层,实现通过网页浏览器远程监控镜鲤池塘环境参数的变化。实用效果测试表明,该系统性能稳定,养殖环境信息采集、远程控制和监测预警达到使用要求,提升了镜鲤池塘养殖生产安全水平,对推动镜鲤等水产经济动物的精准养殖有一定应用价值。