基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場信息獲取系統(tǒng)

1、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場信息獲取系統(tǒng)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場信息獲取系統(tǒng)引言中國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，世界上百分之七十左右的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量來自于中國境內(nèi)。目前，國內(nèi)多數(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖場在技術(shù)上都處于較為原始的階段，主要根據(jù)個人經(jīng)歷進(jìn)展消費管理。由于市場競爭日趨劇烈，大量養(yǎng)殖場都轉(zhuǎn)而采用大幅度進(jìn)步養(yǎng)殖密度的方式來獲得更多利潤，這使得過去在自然水體中進(jìn)展散養(yǎng)的陳舊經(jīng)歷不再可靠。對水環(huán)境不能及時理解，是養(yǎng)殖場面臨的最大風(fēng)險。一次嚴(yán)重的缺氧就可能對消費造成消滅性的打擊。同時，水環(huán)境管理不善使得魚病叢生，養(yǎng)殖者不得不使用大量的藥物保證養(yǎng)殖對象的存活，這又對食品平安造成了很大威脅。隨著全社會對食品

2、平安的持續(xù)關(guān)注，這樣的消費方法已經(jīng)不能適應(yīng)社會的需求。水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)急需一種更精細(xì)的消費管理形式。而阻礙水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)展精細(xì)化消費轉(zhuǎn)型的最大阻力便是本錢，尤其是各種測量和通信設(shè)備的安裝和使用本錢。目前歐美興旺國家的養(yǎng)殖場普遍套用工廠的管理形式，大量使用現(xiàn)場總線和工業(yè)計算機(jī)等自動化設(shè)備對各類傳感器進(jìn)展組網(wǎng)，并聘用懂得使用此類設(shè)備的高技術(shù)人才進(jìn)展運營。這些設(shè)備的一次性投入過于宏大，超出了國內(nèi)絕大多數(shù)養(yǎng)殖場的承受才能，且對使用者的要求過高，目前國內(nèi)的絕大多數(shù)養(yǎng)殖場尚無可能招聘到此類人才從事養(yǎng)殖工作。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型信息管理方案有望解決這一困局。1技術(shù)方案1.1適

3、用場合本文所闡述的解決方案適用于已經(jīng)初步具備高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖才能的裝備了人工增氧和根本水處理設(shè)備，而尚無可靠的水環(huán)境信息獲取才能的養(yǎng)殖場所。1.2系統(tǒng)構(gòu)造本方案包含一個基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各類信息采集設(shè)備的無線通訊，并將采集得來的信息經(jīng)匯總后發(fā)送到用戶需要的終端。用于信息采集的設(shè)備主要是各類傳感器。傳感器可搜集水體溶氧、溫度、濁度、氧化復(fù)原電位等信息。每個傳感器均與一個ZigBee終端及一個小型充電電池組成一個完好的探測單元。該探測單元可以被自由的安放在任何需要的位置，無需布線。ZigBee終端可與ZigBee的其它單元配合形成一個自組織的無線網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee網(wǎng)關(guān)將

4、探頭搜集的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)。用戶可通過電腦或挪動終端通過網(wǎng)絡(luò)隨時查閱這些信息。圖1所示是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)構(gòu)造示意圖。1.3系統(tǒng)參數(shù)本方案使用的芯片為采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2430系列ZigBee芯片。在硬件設(shè)計上，針對路由節(jié)點的功率不同采用兩種可選方案。其中普通方案本文由論文聯(lián)盟.LL.搜集整理適用于養(yǎng)殖場所中安放ZigBee測量終端與路由節(jié)點的位置相隔不太遠(yuǎn)且可視的情況。普通路由節(jié)點使用2430片上系統(tǒng)集成的2420RF收發(fā)器，經(jīng)測試可保證可視間隔 60內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。此種設(shè)計最大的優(yōu)勢就是供電方式非常靈敏，且續(xù)航時間長。而針對養(yǎng)殖場各個局部相距較遠(yuǎn)或中間有物理隔斷的情況，可選擇大

5、功率路由節(jié)點。大功率路由節(jié)點在普通節(jié)點的根底上增加了一個2591射頻前端，并通過TPS73033電源模塊進(jìn)展供電。經(jīng)測試，大功率路由節(jié)點可間隔3堵厚約30的混凝土墻或400以上的可視間隔 進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸。1.4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榱吮M可能適應(yīng)復(fù)雜多變的養(yǎng)殖場構(gòu)造，本方案采用網(wǎng)狀網(wǎng)路由的方式對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展自組織。此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞讲捎米越M織按需矢量簡化算法ADVjr，適用于養(yǎng)殖場的數(shù)據(jù)傳輸需要，即拓?fù)浠蛲ㄐ怒h(huán)境有時會發(fā)生變化且需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大主要是溫度、溶氧量、濁度、氧化復(fù)原電位等簡單數(shù)值信息的情況。2功能應(yīng)用2.1數(shù)據(jù)獲取利用2430片上系統(tǒng)自帶的AD模塊，可將各類傳感器提供的電壓信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并統(tǒng)一

6、編碼發(fā)送?？杉傻膫鞲衅饔腥苎跆筋^、溫度探頭、濁度探頭、氧化復(fù)原電位探頭等。根本滿足了水產(chǎn)養(yǎng)殖的水環(huán)境監(jiān)測要求。2.2數(shù)據(jù)傳輸采用ZigBee技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度介于20250Kb/s，而每個傳感器每次所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有幾個字節(jié)的大小，數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t幾乎感受不到。2.3節(jié)點分布ZigBee網(wǎng)關(guān)的安放應(yīng)在保證可以連接英特網(wǎng)的情況下盡量位于養(yǎng)殖場的中心位置。每個路由節(jié)點的安放應(yīng)保證其有效通信半徑內(nèi)包含網(wǎng)關(guān)或至少一個可與網(wǎng)關(guān)通信的路由節(jié)點。每個測量終端的安放應(yīng)保證其位于至少一個路由節(jié)點的有效通信半徑內(nèi)。2.4信息獲取用戶可簡單的通過挪動設(shè)備或電腦訪問英特網(wǎng)查詢養(yǎng)殖場的實時水環(huán)境信息。該信息會根據(jù)設(shè)置定期刷新。用戶與養(yǎng)殖場的通信聯(lián)絡(luò)如圖2所示。3技術(shù)優(yōu)勢與西方目前普遍采用的基于現(xiàn)場總線和工業(yè)計算機(jī)的養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)采集方式相比，本文所闡述的方案在某些方面具有優(yōu)勢，詳細(xì)情況如表1所列。4結(jié)語本文提供了一個用于進(jìn)步水產(chǎn)養(yǎng)殖場管理程度和信息化程度的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的解決方案。該方案尚不包括對養(yǎng)殖場中