工厂化水产养殖监控系统的设计与开发

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无线传感器网络融合了传感器技术、自动控制技术、计算机技术和无线通信技术,是一种实现现场数据采集、控制指令执行、信息双向传输和处理的技术手段。采用无线传感器网络构建水产养殖监控系统对工厂化水产养殖的自动化高效管理具有重要意义,能解决人工水质测量时效差、效率低,有线监控系统布线难、灵活性差等问题,减轻劳动强度、降低人力成本,实现科学养殖,提高生产效率和经济效益。   本文以某工厂化水产养殖场为应用场景,根据其内部环境特征和实际运行需要,设计和开发一套水质参数监控系统。该系统由前端设备和上位机构成,前端设备包括若干具有不同功能的传感器节点组和协调器节点构成无线传感器网络,上位机是一个带监控管理软件的PC机。系统基本工作流程为:分布在各养殖池中的传感器节点采集水质参数数据,并将数据以无线方式传输至协调器节点;协调器节点再对来自不同传感器节点的数据组帧、中继传送至上位机;上位机对接收数据进行分析、处理、保存和显示;根据分析和处理结果下达控制指令,分别对不同水产养殖池中的环境因子进行远程控制。根据监控系统的设计要求,论文的主要研究内容包括:   1)归纳和总结典型的无线传感器网络的体系结构、技术特征和应用领域以及工厂化水产养殖监控系统的国内外研究、发展和应用现状。   2)结合某工厂化水产养殖场的实际应用需求和养殖池的地域分布,设计和开发一种基于无线传感器网络的远程监控系统。硬件设计包括环境因子采集传感器节点、协调器节点、控制指令执行机构和射频通信模块的选型和电路设计;软件设计包括主程序流程、控制程序、串口通信、数据采集、发送和接收数据流程以及监控程序设计。   3)针对本文设计和开发的远程监控系统,分别对传感器节点数据采集、无线传输、控制指令生成等功能进行了测试和评价,结果表明,利用该监控系统基本能满足工厂化水产养殖场的监测和控制需要。
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