基于无线传感网络的规模化水产养殖智能监控系统探析

陈睿

(桐庐县农业技术推广中心 浙江杭州 311500)

1 前言

当前时代,水产品的需求量在不断的增加,使得传统的养殖方式在单位产量、资源利用和成本方面都已经无法满足当前社会的需求,高效率的工业化养殖成了当前水产行业发展的必然趋势。面对这样的社会环境,加强功能相对完备的智能监控系统,实时、精确的对水产养殖物在生长环境里的关键信息进行采集,找到当中存在的问题或隐患,并进行有效的处理和预防,在规模、多样化的水产养殖产业中至关重要。

2 无线传感网络的规模化水产养殖智能监控系统的整体结构

该系统的组成结构主要包括:信息采集、环境调节、信息汇聚、现场监控及远程监控等多个智能体组成。在养殖池的周边设置相应的现场监控智能体,从而对现场一些相关的信息进行收集,并对信息汇聚智能体中上传的数据进行处理和分析,来确认环境调节智能体是否需要进行启动,水产养殖现场的环境进行调节,从而达到闭环控制养殖环境的目的。在较远的监控室中设置远程监控智能体,利用英特网将其和环境调节智能体进行连接,从而对监控过程中收集到的数据进行保存和显示,并给日后对以往数据的查看和打印报表提供方便宜、快捷的查询条件。信息采集智能体、环境调节智能体以及信息汇聚智能体都是直接面向养殖现场的,利用ZigBee无线传感网络进行连接。信息采集智能体与信息汇聚智能体的主要功能是对养殖环境的参数与养殖物生长状况等方面的信息进行收集,并将收集到信息直接发到现场监控智能体中。环境调节智能体则是依据现场的监控智能体发出的命令进行工作的,通过有关的控制执行程序对水产养殖物的生活环境进行调整。

3 系统设计

3.1 信息采集智能体的设计

这个智能体系统主要是由信息采集模块与和CC2530芯片两个部分构成,这两个组成部分之间通CC2530芯片内部通用的I/O接口进行连接。其中CC2530芯片是该智能体中的控制中心,CC2530芯片内部组成具有A/D转换器、ZigBee无线单元以及加强型的8051处理器等,来对管理其中的各类传感器,从而达到对周边环境因素进行信息的收集、处理发及发送。而在这个信息采集的模块内则具备了温度传感器、溶解氧传感器以及PH传感器,可以将休集到的环境变化的数据,过对对电路进一定的调理,对其进行一定的滤波与电压整定,之后I/O接口输送到A/D这个转换器内部。然后加强型的8051处理器就会对经过A/D转换器中进行数字化处理进行环境变化信息进行实时、精确的读取,之后再传给给ZigBee的无线单无内部,无线单元就会采用射频信号半数据再次传输到水产养殖池中设定好的信息汇聚智能体系统中。

3.2 信息汇聚智能体的设计

信息汇聚智能体结构最主要有两个方面的功能:第一个是在环境不断变化的数据中能够起到一个中转站的作用,最主要是为满意足现场的监控智能体发出的工作要求,利用轮询方法对各个池内的各个环竟信息采集智能体输送过来的相关数据进行处理,并且传输到周边的监控智能体中。第二个是其具备图像的采集与传的两个方面的功能,并通过串口的CMOS摄像头来精确的采集养殖池中水产养殖物的图像,这个摄像头通过RS232连接到CC2530内部的ZigBee无线单元之间,然后再通过ZigBee无线单元来把图像传送到现场监控智能体中,让其进行分析和处理

3.3 环境调节智能体的设计

这个智能体环境调节系体主要由无线收发模块与工控机两个部分构成。其中工控具备非常强大的控制能力和可以自由扩展的性能,这两个强大的功能能让养殖池周边的环境调节智能体,都要合理的对养殖池的环境参数进行适当的调节。该系统中的执行命令机构主要有电磁阀、增氧机、水泵以及搅拌机等等,其主要功能是为了对各个养殖池内部的不同的环境因素进行适当的调节,从而创造最好的生活环境供水产养殖生长。该环境调节智能体能够在最大的程度上调节水产养殖的环境,对其实进闭环性控制,并在在其执行命令机构对养殖池的环境进行相应的调整时,这个智能体内部具有无线收发功能的模块可以对养殖池中各项环境的参数进行实时读取,并进行相应的判断,在所有参数都达到调节的相关要求时,就可以关闭其执行机构。

3.4 现场监控智能体的设计

现场的监控智能体系统主要是由监控计算机、信息收发单元两个部分构成,这两个部分通过RS232/485接口的总线进行连接,这个智能体系统的主要功能和结构跟环境调节智能体具有相同的性质量和原理,其系统内部的信息收发单元主要负责的是对各个养殖池内信息采集智能体转输进来的信号进行接收,之后再传输给监控计算机的系统内部,让监控计算机对收到的数据进存储和处理。在监控计算机对得到的数据进行精确的比较与判断以后,再由经其系统来决定养殖池的环境是否需要进行调节。如果需要对环境进行设节,就通过系统中的信息收发单元,通过无线通知通的方式把程序命令传输到环境调节智能体系统中,就该系统按照接由到了命开始对养殖池的环境进行调节,以此创造出一个优质的水产养殖环境,让水产养殖物在最好的状态下生长。

4 结束语

总之,在产养殖监控系统中运用无线传感网络的规模化水产养殖智能监控系统过程中,可以充分对无线传感网络中的环境信息采集与传输的功能进行利用,再利用各个智能体之间的相互协作,从而达到信息处理和反馈的目的。增强水产养殖智能监控系统的监控能力,从而更好的适应复杂多变的水立养殖环境。

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