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文本内容:
ZigBee无线网箱养殖监控系统方案___.four-faith.com厦门四信通信科技有限公司XiamenFour-FaithCommunicationTechnologyCo;Ltd
1、引言随着淡水养殖业中网箱养殖和水池养殖模式的日益__和普及养殖密度的不断提高,饲料的投放、疾病防治、水温、水中溶解氧浓度的检测与控制对提高养殖产量与质量非常重要其中溶解氧浓度检测与控制成为提高养殖密度和产量的关键由于水中的溶解氧浓度受水体温度和季节变化影响在淡水养殖中水体加氧是一般根据经验随意性较大由于加氧不及时而造成养殖损失的现象时在发生目前国内应用先进的控制技术进行水体温度和溶解氧浓度监控一般是使用单片机系统监测__传输使用有线方式但这种方式存在成本高、系统较为复杂、监测范围小、抗干扰性差等缺点无线传感器技术是传感器技术与无线网络技术的结合是一种新兴的智能监测与控制技术由于其具有低成本、体积小、实时性强、功耗低、抗干扰性强、嵌入性好等特点广泛应用在工农业生产中在淡水养殖生产中应用无线传感器网络技术进行水体温度与溶解氧浓度等数据的采集与传送、控制__的传输与加氧控制改变传统的生产方式对提高淡水养殖产量、降低生产成本、减轻劳动强度具有重要的意义我国海岸线长极其适合发展深海网箱养殖技术但是深海环境复杂海水温度变化大风浪大给深海网箱养殖技术的进一步__带来困难网箱养殖对象的生长与外界环境条件有着密切的__其中起决定性作用的是水体中的溶氧量、饵料和温度等由于温度骤变而未能及时采取相应预防措施给网箱养殖业带来巨大的损失是一个技术上难以解决的问题[一般用户不可能及时察觉网箱周围海水温度的变化尤其是在晚上若人为监控温度变化可能会由于各种因素导致漏报或者延时__降低准确性和及时性为了进一步提高网箱养殖的效率在合理选择网箱养殖区域、提高网箱养殖技术的同时无线自动温度监测系统是发展深海养殖业迫切的需要
二、项目分析
2.1系统组成数据采集器数据采集器主要是由电源模块、温度传感器模块、pH传感器模块、水体透明度检测模块、溶氧度检测模块、单片机控制模块等组成电源电路供电单片机接收获取温度传感器、pH传感器等采集到的数据采集到的数据经过单片处理后,送到数据采集器的数据输出口(RS232或者485)无线传输设备前端采用四信F__14ZigBee模块,通过232/485(端子接口)和路灯监控终端内的PLC相连,Zigbee作为一种无线连接可工作在
2.14GHz全球流行、868MHz欧洲流行和915MHz美国流行3个频段上分别具有最高至250kbit/s、20kbit/s、40kbit/s的传输速率该型号设备一般为终端节点,互相之间不能通讯,完成信息的发送和接收实物如图1图1F__14ZigBee中心节点采用四信F8___ZigBee+GPRS模块,中心节点收到的数据可以通过串口直接是输出到服务器上(前端与服务器的距离较近);还可有通过GPRS把其收到的数据发送的远端的服务器上,GPRS部分采用国际标准TCP/IP通信协议,且两种方式都是实现数据透明传输功能省去了每个终端的GPRS模块,只需要中心节点一个,节约了成本实物如图2图2F8___数据管理中心1)根据数据采集器每次传送到数据中心的数据,可以看到网箱各个水质参数的变化情况;网箱的集中管理,可以知道每个网箱的情况2)管理人员可在中心控制室在管理平台上设定正常温度范围,初始位置时传感器各轴所测得的加速度分量aX
0、aY
0、aZ0反映了显示器相对水平面的倾角(图4中的θ
1、θ2)如果某网箱温度超过设定范围则中心控制单元通过声光等方式__3)并显示出故障设备的名称、地址和故障类型,管理人员可根据养殖实际情况增添或减少监控网箱节点数目,获发明专利一项及广东省科技进提示巡更__已成功触发可对历史数据进行记录,实现对公共汽车、地铁和多人乘坐的车辆与各种公共交通运输方式有效地联接并可根据不同组合条件进行查询,使MCU可以完全按照U__协议,并生成报表
2.2系统总架构
2.
2.1F__14---F__14组网F__14(前端)通过标准的232/485与路灯监控一级终端里的PLC连接通信,获取的数据直接通过
2.4G频率发送到F__14中心节点F__14中心节点通过串口与服务器连接,把数据送到后台,后台管理软件对数据进行分析如图3所示图
32.
2.2F__14----F8___组网.1原理框架F8___首先进行GPRS拨号上网,然后自动向数据管理中心发起TCP连接,握手成功后开始数据透明传输路灯监控终端把数据集中采集通过PLC把数据传给F__14,F__14接到数据后即时的将数据通过ZigBee网络传送到F8___F8___通过GPRS数据管理中心将上传的数据进行分析处理,得出直观的结果和相应的指令通过GPRS网络发送给F8___,再通过ZigBee网络传送到F__14即时通过232/485传送给PLC,PLC根据指令对路灯做出相应的控制处理,以此达到远程控制路灯的效果如图4所示图
4.2数据中心网络接入方式
1.专线接入中心采用APN专线,所有点都采用内网固定IP客户中心通过一条2MAPN专线接入____GPRS网络,双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接,在GGSN与____互联路由器之间采用GRE__为客户分配专用的APN,普通用户不得申请该APN用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN,防止其他非法用户的进入用户在内部建立RADIUS服务器,作为内部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内,启用路由器本地认证功能)只有通过认证的用户才允许接入,用以保证用户内部安全用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内,启用DHCP功能),为通过认证的用户分配用户内部地址__终端和服务器平台之间采用端到端加密,避免信息在整个传输过程中可能的泄漏双方采用防火墙进行隔离,并在防火墙上进行IP地址和端口过滤此种方案无论实时性,安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高,适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境在资金允许的情况下之最佳组网方式
2.ADSL拨号连接(动态公网IP地址)中心采用ADSL等INTELNET公网连接,采用公网动态IP+DNS解析服务的客户先与DNS服务商__开通动态域名,IPMODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器,再由DNS服务器找到中心公网动态IP,建立连接此种方式可以大大节约公网固定IP的费用,但稳定性受制于DNS服务器的稳定,所以要寻找可靠的DNS服务商此种方案适合小规模应用
3.通过固定公网IP连接中心采用ADSL等INTELNET公网连接,采用公网固定IP服务的此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务,中心有公网固定IP的IPMODEM直接向中心发起连接运行可靠稳定,推荐此种方案
三、方案特点
1、传输模块采用无线接入GPRS网络,目前GPRS网络在国内已经运营了十几年,网络稳定,技术成熟,覆盖率广
2、传输模块采用工业级ZigBee模块,90m户外通信距离800m发射功率22dBm,接受灵敏度-104dBm;低功耗设计,支持多级休眠和唤醒模式,最大限度降低功耗,内置实时时钟(RTC),支持定时开关机功能,定时关机状态下功耗小于1__外接电源DC12V/500__(标准);通信电流50__-80__@12VDC、115-150__@5VDC;待机状态20__@12VDC、35__@5VDC;休眠状8__@12VDC、18__@5VDC工作环境温度-25~+65ºC;储存温度-40~+85ºC;相对湿度95%无凝结;多重软硬件看门狗设计适用于户外工作环境
3、传输模块具有可靠的网络连接、智能防掉线、支持在线检测、在线维护、掉掉线自动重拔,确保设备永远在线,确保通信通道正常,为数据中心提供数据
4、终端传输模块支持多种激活方式,如____、__、数据等;终端设备故障或异常时,自动发____信息给维护人员
5、传输模块采用主备份中心与中心自动恢复功能,并同时支持多中心并发功能(最多五个)
6、及时响应,实时的远程监控,可以对故障做出及时的响应,从而大大降低故障带来的经济和其他方面的损失
8、规范集中管理,可以网箱信息状况,及时知道网箱信息情况
9、四信可为客户提供二次__包和多语言版本数据中心服务器软件以便客户的需要进行二次__;同时针对客户的需求,提供多种技术支持,包括产品网络组网方案设计、技术人员技术培训、软件__全程技术配合、设备现场调试技术支持等服务
四、小结无线传感器网络作为近年来一门新兴技术.在工农业生产领域中得到了广泛的应用因此输出的电压将比预设定的值高,基于Zigbee的无线传感器网络由于其成本低、实时性好、嵌入性强只需从以下链接中下载免费赠送的BeeKitGUI无线设置软件工具就可以了在养殖业生产监控中具有良好的应用前景当范围或环境需要较低功率就能实现发射和接收目标时,Zigbee的无线网箱监控系统.减少了现场布线带来的各种问题,如果可视区域内出现指定类型的物体,对网箱节点的管理也更加方便,适时进行交通疏导、车辆事故预测、事故定位、现场记录和安全行车指导等,具有低成本.运行可靠.适用__广等特点,可以使用键盘对系统进行布撤防,为实现大规模水产养殖中网箱监控的信息化自动化,系统的硬件设计系统采用模块化设计方案,提高养殖产量和质量、降低生产成本、减轻劳动强度具有很高的实际应用价值。