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《基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)研究隨著人們對(duì)水產(chǎn)品需求的不斷擴(kuò)大，國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式已不能滿足市場(chǎng)需要，信息化、智能化以及規(guī)?；殉蔀樗a(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展方向。物聯(lián)X技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的一次革命，它將所有物品連接互聯(lián)X，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別管理的技術(shù)。國內(nèi)物聯(lián)X技術(shù)被列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，在工業(yè)生產(chǎn)、智能家居和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)得到廣泛運(yùn)用?！ ”狙芯繉⑽锫?lián)X技術(shù)運(yùn)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，通過分布于水域各處的傳感設(shè)備采集各水池中水的溶解氧、pH和水溫等指標(biāo)，運(yùn)用ZigBee無線通信方式上傳采集的數(shù)據(jù)，上位機(jī)接收數(shù)據(jù)后，通過編寫好的人
2、機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和分析計(jì)算接收到的信息數(shù)據(jù)，同時(shí)運(yùn)行控制程序給出相應(yīng)的控制命令，并將控制命令發(fā)送給上位機(jī)PLC，PLC控制水池中的調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作，最終達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行的目的。同時(shí)為了達(dá)到便攜式管理，還開發(fā)了相應(yīng)的App服務(wù)端。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)便高效地調(diào)節(jié)水質(zhì)因素，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)?！ ?系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 1.1數(shù)據(jù)采集模塊硬件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集模塊主要負(fù)責(zé)采集各水質(zhì)參數(shù)(水溫、溶解氧和pH)，前端采集模塊硬件設(shè)計(jì)如圖3所示。首先各傳感器設(shè)備采集到的信號(hào)通過調(diào)理電路轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的模擬信號(hào)，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)，在通過串口與ZigBee傳送數(shù)據(jù)，最后通過無
3、線通信技術(shù)將采集到的信息發(fā)送給服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集模塊的核心為傳感器，精準(zhǔn)采集能力是整個(gè)系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。由于長(zhǎng)時(shí)間泡在水中，傳感器容易附著水中的雜質(zhì)，進(jìn)而影響采集的精準(zhǔn)度，并損害傳感器的使用壽命。因此，傳感器配備了相應(yīng)的保護(hù)裝置。保護(hù)裝置，該裝置主要有傳動(dòng)和沖洗兩大功能，通過控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)傳感器探頭自動(dòng)出水和入水的功能;控制電磁閥完成沖洗和保濕的作用?！ ?.2前端執(zhí)行模塊硬件設(shè)計(jì) 前端執(zhí)行模塊主要由ZigBee模塊接收上位機(jī)給出的控制命令和數(shù)據(jù)，然后通過串口RS232發(fā)送給PLC，PLC運(yùn)行控制程序，控制前端設(shè)備動(dòng)作，執(zhí)行相關(guān)命令，到達(dá)控制目的?！ ?
4、.3協(xié)調(diào)器模塊硬件設(shè)計(jì) 協(xié)調(diào)器模塊是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，不僅要將接受到的前端數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，同時(shí)還要將服務(wù)器給出的控制命令發(fā)下傳下位機(jī)PLC。ZigBee模塊通過RS232串口與服務(wù)器相連，采用Modbus協(xié)議傳送數(shù)據(jù)?！ ?通信系統(tǒng) 本研究水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)搭建無線通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)中ZigBee采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式組X，與ZigBee模塊相連的傳感器端、上位機(jī)和前端執(zhí)行器作為該拓?fù)渲械腪igBee節(jié)點(diǎn)。無線通信系統(tǒng)如圖6所示，溫度、溶解氧和pH等傳感器以及前端控制器PLC作為ZigBeeX絡(luò)中的終端設(shè)備，服務(wù)器則作為協(xié)調(diào)器。系統(tǒng)中上位
5、機(jī)通過ZigBee無線通信系統(tǒng)與各傳感器傳輸信息，接收并實(shí)時(shí)顯示各傳感器采集傳送的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過ZigBee無線通信系統(tǒng)對(duì)PLC發(fā)送指令，以及讀取PLC發(fā)送給上位機(jī)關(guān)于各設(shè)備工作狀態(tài)的信息并顯示在人機(jī)界面上?！ ?系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)軟件主要由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件組成，下位機(jī)軟件已經(jīng)固化在PLC程序存儲(chǔ)器中，接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)和指令后，控制相應(yīng)的前端設(shè)備動(dòng)作，對(duì)水質(zhì)因子進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖7為魚塘實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，可以將其劃分為5大模塊：①魚塘溶解氧、水溫和pH的實(shí)時(shí)顯示模塊;②系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和報(bào)警模塊;③運(yùn)行方式的切換模塊;④設(shè)備狀態(tài)顯示和手動(dòng)控制模塊;⑤升降機(jī)(傳感
6、器保護(hù)模塊)定時(shí)設(shè)置。圖8為魚塘實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)控制原理圖，首先上位機(jī)向某個(gè)魚塘的采集端發(fā)出查詢水質(zhì)參數(shù)命令，在收到正確的信息后，系統(tǒng)首先判斷水質(zhì)參數(shù)采樣數(shù)據(jù)是否在系統(tǒng)設(shè)定的上、下限范圍內(nèi)。如果超出范圍，則判定為異常，如溶解氧(DO)為9.5mg/L，超出系統(tǒng)設(shè)定的上限，其狀態(tài)顯示為異常，并發(fā)出警告提醒用戶;如果數(shù)據(jù)正常，系統(tǒng)將溶解氧、pH和水溫的信息實(shí)時(shí)顯示在界面上。系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為自動(dòng)和手動(dòng)，如果系統(tǒng)工作在自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)收到的信息和設(shè)定的控制參數(shù)自行分析運(yùn)算，并給出控制命令;如果系統(tǒng)工作在手動(dòng)狀態(tài)則等待人工給出控制命令，一般只有在出現(xiàn)報(bào)警等特殊情況下才
7、切換到手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。正常時(shí)系統(tǒng)工作在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，且運(yùn)行在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，投餌機(jī)和升降機(jī)會(huì)定時(shí)工作，如圖中區(qū)域⑤就是設(shè)定升降機(jī)的升降時(shí)間，時(shí)間結(jié)束馬上將傳感器拉出水面(投入水中)進(jìn)行沖洗保養(yǎng)?！ ?系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)測(cè)試分在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試和在線控制測(cè)試兩步，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要完成水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，在線控制則根據(jù)采集到的水質(zhì)參數(shù)信息完成水質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成水質(zhì)參數(shù)采集、數(shù)據(jù)上傳和上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示功能，主要由水質(zhì)參數(shù)采集系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和上位機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)組成。水質(zhì)參數(shù)采集系統(tǒng)主要完成溶解氧、水溫和pH的采集，系統(tǒng)在信息采集端自帶液晶顯示功能。精準(zhǔn)的水質(zhì)參數(shù)采集是
8、系統(tǒng)高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。為了確保采集數(shù)據(jù)的
