基于无线传感器网络技术的水产养殖场信息获取系统.pdf

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1、全面感知ComprehensivePerception基于无线传感器网络技术的水产养殖场信息获取系统彭宇帆(北京师范大学珠海分校，广东珠海519015)摘要：随着耕地与水资源的日益减少和人们对高质量水产品需求量的不断增大，越来越多的人们开始尝试推广工厂化的高密度水产养殖方式。而目前尚欠缺一种适应于工厂化高密度水产养殖模式的高效、安全且经济适用的养殖场水体环境在线监测系统。文中的基于ZigBee技术构建水体信息无线实时监测网络方案便是为解决这一问题而做出的有效尝试。关键词：无线传感器网络；工厂化水产养殖；水环境；实时监测中图分类号：TP212文献标识码：A文章编

2、号：2095-1302(2014)08—0032—020引言水环境信息获取能力的养殖场所。中国是水产养殖大国，世界上百分之七十左右的水产养1．2系统结构殖产量来自于中国境内。目前，国内多数的水产养殖场在技术本方案包含一个基于ZigBee技术的无线传感器网络，实上都处于较为原始的阶段，主要依据个人经验进行生产管理。现各类信息采集设备的无线通讯，并将采集得来的信息经汇由于市场竞争日趋激烈，大量养殖场都转而采用大幅度提高养总后发送到用户需要的终端。殖密度的方式来获得更多利润，这使得过去在自然水体中进行用于信息采集的设备主要是各类传感器。传感器可收集散养的陈旧经验不再

3、可靠。对水环境不能及时了解，是养殖水体溶氧、温度、浊度、氧化还原电位等信息。每个传感器均场面临的最大风险。一次严重的缺氧就可能对生产造成毁灭与一个ZigBee终端及一个小型充电电池组成一个完整的探测性的打击。同时，水环境管理不善使得鱼病丛生，养殖者不单元。该探测单元可以被自由的安放在任何需要的位置，无需得不使用大量的药物保证养殖对象的存活，这又对食品安全布线。ZigBee终端可与ZigBee的其它单元配合形成一个自组造成了很大威胁。随着全社会对食品安全的持续关注，这样的织的无线网络，并通过ZigBee网关将探头收集的数下据传输至生产方法已经不能适应社会的需求。

4、水产养殖行业急需一种网络。用户可通过电脑或移动终端通过网络随时查阅这些信息。更精细的生产管理模式。图1所示是无线传感器网络组网结构示意图。而阻碍水产养殖业进行精细化生产转型的最大阻力便是成本，尤其是各种测量和通信设备的安装和使用成本。目前欧美发达国家的养殖场普遍套用工厂的管理模式，大量使用蓑现场总线和工业计算机等自动化设备对各类传感器进行组网，／Q一zlgBee~由节点zi羞gB豌ee路由节并聘用懂得使用此类设备的高技术人才进行运营。这些设备的jil一次性投入过于巨大，超出了国内绝大多数养殖场的承受能力，且对使用者的要求过高，目前国内的绝大多数养殖场尚无可能招

5、聘到此类人才从事养殖工作。图1无线传感器网络组网示意图随着物联网技术的不断完善，一种基于无线传感器网络1-3系统参数技术的新型信息管理方案有望解决这一困局。本方案使用的芯片为采用IEEE802．15．4标准的CC24301技术方案系列ZigBee芯片。在硬件设计上，针对路由节点的功率不同I．1适用场合采用两种可选方案。本文所论述的解决方案适用于已经初步具备高密度水产其中普通方案适用于养殖场所中安放ZigBee测量终端与养殖能力的装备了人工增氧和基本水处理设备，而尚无可靠的路由节的位置相隔不太远且可视的情况。普通路由节点使用CC2430片上系统集成的CC2420

6、RF收发器，经测试可保证可收稿日期：2014—05—04视距离60m内的数据传输。此种设计最大的优势就是供电方／32物联网技术2014年／第8期全面感知ComprehensivePerception2蒸式非常灵活，且续航时间长。养殖场的通信联络如图2所示。而针对养殖场各个部分相距较远或中间有物理隔断的情况，可选择大功率路由节点。大功率路由在普通节的基础上增加了一个CC2591射频前端，并通过TPS73033电源模块进行供电。经测试，大功率路由节点可间隔3堵厚约30cm的混凝土墙或400m以上的可视距离进行数据传输。1．4网络拓扑耍特为了尽可能适应复杂多变的养殖

7、场结构，本方案采用网图2用户查询养殖场信息方案图状网路由的方式对网络进行自组织。此种网络拓扑方式采用自3技术优势组织按需矢量简化算法(AODVjr)，适用于养殖场的数据传与西方目前普遍采用的基于现场总线和工业计算机的养输需要，即拓扑或通信环境有时会发生变化且需要传输的数殖场数据采集方式相比，本文所论述的方案在某些方面具有据量不大(主要是温度、溶氧量、浊度、氧化还原电位等简单优势，具体腈况如表1所列。数值信息)的情况。表1两种方案的优势对比2功能应用2．1数据获取利用CC2430片上系统自带的ADC模块，可将各类传感器提供的电压信号转化成数字信号，并统一编码发送

8、。可集4结语成的传感器有溶氧探头、温度