物联网的鱼塘养殖检测监控系统

目录
引言 1
一、总体方案设计 2
二、系统硬件设计 2
（一）无线监测与控制层硬件总体设计 2
（二）无线监测与控制节点硬件设计 3
1.传感器模块硬件设计 4
2.无线通信模块和控制模块设计 6
（三）汇聚节点硬件设计 7
1.汇聚节点硬件总体设计 7
2.控制模块设计 8
3.显示模块设计 10
4.GPRS无线通信模块 11
三、系统软件平台设计 11
（一）软件平台功能需求 12
（二）数据源获取 12
（三）WWW浏览器平台设计与实现 12
（四）Android客户端设计 13
四、系统测试与实现 15
（一）监控平台的测试与实现 16
（二）Android客户端实现 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 总原理图
附录二 PCB图
引言
一、总体方案设计
鱼塘远程监控系统主要由底层、远程监控和客户端三部分组成。系统的总体结构图，如图11所示，是由电源控制、水质监测、Zig Bee和水质控制四部分模块组成。电源采用太阳能供电方式供电。底层模块安装在每个鱼塘的不同部位，将水质参数定期发送给远程监控中心。而android、PAD、PC、SA三种客户端以及www通过Internet和远程中心相连。此系统具有实时监控、预警、显示、数据信息查询、远程管理和控制等多种功能。最后，当控制指令反馈到系统时，ZigBee对鱼塘起到监控与控制的效果。


图11 系统设计框图
二、系统硬件设计
（一）无线监测与控制层硬件总体设计
本系统需要实现的功能如下：
1.无线监测与控制节点需要对数据进行采集和处理。
2.数据能够准确连接和通信。
3.汇聚节点有效准确的显示参数
4.智能自动控制参数。
5.实现养殖车间与 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
服务器间的资源共享。
除过上述要求，系统还需要具备以下特征：
1.降低硬件成本。
2.需要满足监测点和监测参数增加的需求。
根据上述设计要求，具体设计情况如图21所示。温度传感器、pH传感器和溶解氧传感器是系统的三大传感器。而继电器，主要用于控制进出水泵的开关以及增氧机和加热机，ZigBee无线技术实现现场通信，GPRS无线技术服务于系统的服务器。


图21 无线监测与控制层硬件设计
（二）无线监测与控制节点硬件设计
在本文设计中，首先要获取各种不同类型的所需参数，例如水温、室温、PH值、溶解度、含氧量、二氧化碳等。无线监测和控制节点要完成上述三个参数的采集和处理，还需要相应的控制并完成交互。因此，设计了无线监控节点的硬件部分，如图22所示，包括了传感器、电源、无线通信电源。


图22 控制节点和无线通信流程图
无线控制节点的电源主要由电源模块负责控制。鱼塘的水质参数由各类传感器负责。控制模块主要对数据进行处理和存储。Zig BEE、GPRS无线技术实现对鱼塘的各个数据的传输。
在系统的控制节点中，水泵开关的开启和关闭条件：当鱼塘参数ph值超出鱼塘养殖的科学范围时，则开关开启，自动换取水体使达到达标范围。当鱼塘的空气浓度低于科学的空气浓度时，控制器则会自动控制增氧机的开关。取暖锅炉开关：当鱼塘的水温下降到预先设计好的水温，取暖锅炉的开关会自动开启，进行科学的升温。
1.传感器的硬件设计
优质的鱼塘环境是养殖的前提。所以，鱼塘环境的监测是系统运行的第一步。因此，在系统设计时选取了三个参数：温度、溶氧量和ph值。
（1）PT100的调理电路
温度传感器调整电路： PT100铂热电阻的连接方式，在原则上，有桥的测量方法（两线和三线连接法）和恒流源的测量方法（四线连接法）。四线接线采用电桥法。与两线连接法和三线连接法相比，四线接线法使导线电阻的误差更小，更准确。因此，使用Pt100四线连接方法进行设计。


图23PT100调解电路
（2）pH传感器与调理电路
通过ph传感器探测鱼塘水体中的浓度来探测水体pH值，从而得到精准的数值。由于ph电极的输出信号内阻偏大。因此三级放大电路是调理电路的优先选择电路。在本文中，放大电路的第一级和第二级以及第三级电路分别是电压跟随器滤波放大电路和放大电路。在电路图中，阳极信号接口为1接口，阴极信号接地，其电源为5V。如下图24示


图24 PH传感器调理电路
（3）溶解氧传感器及其调理电路
溶解氧传感器是能对水中溶解氧含量测量的一种传感装置。如图25所示，该电路中传感器的输出信号是电流信号，而传感器的电路是三级放大电路。其中。运算放大器电源为±5 V，1和2为输入端口。


图25 溶解氧传感器放大电路
2.无线通信技术和控制技术的设计
（1）Zig Bee技术简介

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