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基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统开发与试验近年来，随着人们对健康生活的追求和环境污染问题的日益严重，水产养殖行业也开始受到广泛关注。
养殖场的水质状况对于水产品的质量和产量有着重要的影响，因此，开发一种高效可靠的水质监测系统对于水产养殖行业来说非常必要。
传统的水质监测方法多采用人工抽样和实验室分析的方式，不仅费时费力，而且无法实时监测水质变化。
因此，本文设计了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统，旨在提高水质监测的效率和准确性。
该系统主要由传感器节点、数据收集节点、通信模块和数据分析与处理模块组成。
首先，将多个水质传感器节点布置在养殖区域内，这些节点可以监测水体中的温度、溶解氧、盐度、PH值等关键指标。
传感器节点将采集到的数据通过无线通信传输给数据收集节点。
数据收集节点负责接收和存储传感器节点的数据，并通过通信模块将数据上传到云端或服务器。
数据分析与处理模块对收集到的数据进行实时分析和处理，生成水质监测报告，并将报告发送给养殖场的管理人员。
为了验证该系统的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。
首先，我们在养殖场内部部署了多个传感器节点，并在系统中模拟了多种水质变化情况。
通过与传统的水质监测方法对比，结果表明，基于无线传感器网络的水质监测系统具有更高的实时性和准确性，可以快速检测到水质异常，并及时发出预警。
其次，我们对系统进行了长时间运行测试，结果显示系统具有较好的稳定性和可靠性，能够满足水产养殖行业对水质监测的需求。
本文提出的基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统为水产养殖行业提供了一种全新的水质监测解决方案。
该系统不仅具有实时性和准确性高的特点，而且操作简便，易于维护。
相信在不久的将来，该系统将得到广泛应用，并对水产养殖行业的发展起到积极的推动作用综上所述，基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统具有很高的可行性和有效性。
通过对养殖区域内关键指标的实时监测，该系统能够快速检测到水质异常并及时发出预警，从而帮助管理人员采取措施避免损失。
基于传感器网络的水产养殖智能监控与控制系统设计水产养殖是农业领域的重要分支，具有巨大的发展潜力。
然而，由于人工养殖对环境要求较高，而人工管理存在效率低下、成本高等问题，传统的养殖方式面临一系列的困境。
为了解决这些问题，基于传感器网络的水产养殖智能监控与控制系统应运而生。
1. 引言水产养殖智能监控与控制系统是指通过传感器网络、通信技术和智能算法，实现对水体环境、养殖设备和水产生物的实时监测、数据处理和精确控制的系统。
该系统可以提高水产养殖的效率和质量，降低管理成本，减少环境污染，实现可持续发展。
2. 传感器网络在水产养殖中的应用传感器网络是水产养殖智能监控与控制系统中的关键技术之一。
通过安放在水中的传感器节点，可以实时监测水体的温度、PH值、浊度、溶解氧等关键参数。
这些数据可以直观地反映水体的健康状况，帮助养殖人员及时调整水质，提高养殖的效益。
3. 水产设备远程监控与控制传感器网络不仅可以监测水体环境，还可以联动养殖设备进行远程监控和控制。
通过传感器节点和控制节点之间的通信，养殖人员可以实时了解设备的运行状态，并对设备进行远程控制，如调整水泵的运行、控制饲喂机器人的喂食量等，从而提高设备的利用率和自动化程度。
4. 数据处理与智能算法分析传感器节点采集到的大量数据需要经过处理和分析，以提取有价值的信息。
此时，智能算法的应用变得尤为重要。
通过机器学习、数据挖掘等算法，可以分析水产生物的成长规律、水质的变化趋势，为养殖人员提供科学合理的养殖建议，并预测潜在的风险因素，提前做出控制和调整。
5. 系统安全与可靠性在设计水产养殖智能监控与控制系统时，系统的安全性和可靠性是重要的考虑因素。
在传感器网络中，数据的传输和存储需要采取安全措施，防止数据被恶意攻击和篡改。
同时，系统的可靠性也需要得到保证，以确保养殖过程的持续稳定和数据的准确性。
6. 基于云计算与大数据的应用随着云计算和大数据技术的发展，将其应用于水产养殖智能监控与控制系统中，可以进一步提高系统的性能和扩展性。
基于无线传感器网络的水环境监测与预警系统设计随着工业化和城市化的进展，水资源成为我们生存所必需的资源之一，但是环境污染和恶劣天气的影响却给水资源的安全稳定带来了“天敌”。
监测和预警水环境的变化是解决这一问题的一种方法，针对这种需求，基于无线传感器网络的水环境监测与预警系统设计应运而生。
本文围绕这一主题分为以下几个方面进行阐述：一、无线传感器网络技术的优越性无线传感器网络技术是指由大量的、分布在监测区中的传感器节点通过无线通信互相连接成一个网络，对被监测对象或环境进行实时采集和处理，再将处理结果上传到中心服务器，最终实现监测及预警。
相比之下，传统手动采测或线缆传输方式不仅人力物力成本高，而且易受现场环境影响和测量精度受限。
应用无线传感器网络技术，不需要人工干预，网络自动稳定、自我修复，减少了操作人员的工作负担。
二、传感器节点的部署在进行水环境监测与预警之前，需要在监测区域内定点安装无线传感器节点。
节点数量和部署位置的合理性是保证监测系统准确度的重要保证。
一般来说，监测区域可以分成不同的子区域，每个子区域安装3-4个传感器节点即可。
节点应设置在水流较集中的位置，例如河流转弯、水库进出口处等。
三、传感器节点的功能传感器节点是无线传感器网络系统最核心的构成部分，其功能直接决定了监测系统的可靠性和准确性。
因此，在选择传感器节点时，应注意其测量范围、测量精度、抗干扰能力和耐久性等多个方面特征。
四、无线传感器网络的数据传输无线传感器网络数据传输的两个重要特点分别为大量数据处理和实时传输，因此传输方式至关重要。
工程实践中，使用GPRS 无线通信可以适应多种环境、范围广，同时实现实时数据传输，具有很高的可靠性和效率。
五、数据的监测与分析无线传感器网络监测系统通过传感器节点定位，实时采集数据后将数据上传到服务器，进一步对数据进行分析把握当前环境的状况。
本系统可对PH值、溶氧量、浊度等多种参数进行监控，并根据不同的预警等级，及时报警。
基于无线传感器网络的水质检测与监测系统设计与优化水质是人类生活中重要的资源之一，对水质的检测和监测有助于确保人民的健康和环境的可持续发展。
针对这一问题，基于无线传感器网络的水质检测与监测系统被广泛开发和应用。
无线传感器网络是一种由大量小型传感器节点组成的网络，这些节点能够自主地感测环境中的参数并将数据通过通信链路传输给接收器或处理器。
在水质检测和监测领域，无线传感器网络为实现实时、连续和分布式的监测提供了有效的方法。
在设计和优化基于无线传感器网络的水质检测与监测系统时，需要考虑以下几个关键因素：首先，传感器节点的网络拓扑结构是设计的关键因素之一。
传感器节点之间的布局决定了网络的覆盖范围和传感器节点的分布情况。
合理的节点部署能够提高检测的准确性和效率，并降低系统的成本和能耗。
研究表明，采用均匀分布的方式部署传感器节点能够在提供较高的覆盖率的同时降低传感器节点之间的重叠。
其次，传感器节点的功耗管理是优化系统设计的关键环节。
由于传感器节点通常由电池供电，功耗的控制对于延长系统的寿命至关重要。
通过优化传感器节点的功耗控制策略，如睡眠和唤醒机制、数据压缩和聚合等，可以降低能耗并延长传感器节点的使用寿命。
同时，合理的能量收集和管理方案，如太阳能和振动能的利用，也能为传感器网络提供可持续的能源供应。
第三，网络通信协议对于系统设计的影响也不能忽视。
传感器节点之间的通信机制决定了数据的传输效率和可靠性。
近年来，许多无线传感器网络协议被提出和研究，如LEACH、PEGASIS和SPIN等。
这些协议通过引入聚集、多跳和分簇等机制，有效地降低了网络的延迟和能耗，并提高了传输的可靠性。
另外，数据存储和处理对于水质检测与监测系统的设计也十分重要。
传感器网络通常会产生大量的数据流，需要有效的存储和处理机制来处理这些数据。
云计算和边缘计算等新兴技术为实现大规模数据存储和分析提供了有效的解决方案。
通过在边缘节点进行部分数据处理，并将结果传输给云端进行进一步分析和处理，可以降低系统的能耗和网络负载。
基于无线传感器网络的智能水质监测与控制系统设计随着工业化和城市化进程的加快，水资源问题日益突出。
水质监测和控制对于确保水资源的可持续利用以及人类健康至关重要。
基于无线传感器网络的智能水质监测与控制系统为实时监测和远程控制水质提供了高效可靠的解决方案。
一、系统设计的需求分析智能水质监测与控制系统需要具备以下特点：1. 实时监测：系统能够实时、准确地监测水质指标，包括温度、PH值、溶解氧、浑浊度等。
监测结果需要精确、可靠，以便实现对水质状态的准确评估。
2. 高度自动化：系统应具备自动采集数据、自动报警和自动控制功能，能够根据预设条件进行智能化控制，实现对水质的自动监管和调控。
3. 智能分析：系统应能够对监测数据进行分析和处理，提取关键信息，识别水质变化的趋势和异常情况，并自动报警，及时采取措施进行应对。
4. 远程监控：系统能够通过互联网实现对水质监测设备的远程监控和管理，操作人员可以随时随地查看监测数据、报警信息以及进行远程控制，提高效率和便捷性。
二、系统设计的关键技术1. 无线传感器网络（WSN）：无线传感器网络是构建智能水质监测与控制系统的核心技术。
通过部署大量的传感器节点在被监测区域，实现对多个水质指标的实时采集和传输，以及数据的分析和控制。
传感器节点之间通过无线通信协议进行信息交换，使得监测系统具有高度的灵活性和可扩展性。
2. 数据采集和处理：传感器节点采集到的原始数据需要经过处理和分析，以得到准确的水质指标。
数据采集部分包括数据采集模块、模拟信号转换、数据滤波和校正等。
数据处理部分则涉及数据分析算法、异常检测和趋势分析等。
数据采集和处理的准确性和可靠性直接影响系统的监测和控制效果。
3. 远程通信和控制：通过互联网实现对水质监测设备的远程监控和控制。
传感器节点通过无线网络将监测数据发送到服务器，操作人员可以通过互联网浏览器或专用的监控软件实时查看监测数据，并进行远程控制。
远程通信和控制功能需要确保数据传输的安全性和稳定性，以及对设备的远程控制操作的准确性和及时性。
基于无线传感器网络的水质监测与分析系统设计研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由许多传感器节点组成的网络，通过无线通信互连并协同工作，用于收集、传输和处理环境中的信息。
在水质监测和分析方面，无线传感器网络可以提供实时、连续和分布式的监测数据，为水质管理和环境保护提供重要支持。
本文将就基于无线传感器网络的水质监测与分析系统进行设计研究。
一、引言近年来，水质污染日益严重，给人们的生活和环境带来了巨大挑战。
传统的水质监测方法往往昂贵、耗时且无法实现实时连续监测，因此需要一种新的监测方式来满足当前的需求。
基于无线传感器网络的水质监测与分析系统能够实现低成本、高效率的水质监测和分析，因此受到了广泛的关注。
二、无线传感器网络的特点及应用无线传感器网络具有以下特点：节点分布广泛、自组织网络、能耗低、通信可靠。
通过这些特点，无线传感器网络可以应用于各个领域，如环境监测、农业、健康等。
在水质监测方面，无线传感器网络可以实现对水体温度、PH值、溶解氧、浊度等水质参数的实时监测。
三、基于无线传感器网络的水质监测系统设计1. 传感器节点的选择与布局在设计无线传感器网络的水质监测系统时，需要选择合适的传感器节点，并合理布局这些节点。
传感器节点应具备测量水质参数的能力，并能通过无线通信将数据传输给基站。
节点的布局应考虑水体的特性和监测目标，以保证监测数据的准确性和覆盖范围。
2. 数据采集与传输在无线传感器网络中，传感器节点通过感知水体的参数并将其转化为电信号，然后将这些信息通过无线通信传输到基站。
为了实现实时监测，可以采用事件驱动的方式，当水质参数发生变化时，节点会立即采集数据并传输。
此外，为了降低能耗，可以结合网络拓扑控制和数据压缩算法，减少数据传输的次数和量。
3. 数据处理与分析基站接收到传感器节点发送的数据后，需要进行数据处理和分析。
可以使用统计学方法对数据进行分析，如求平均值、方差等。
基于无线传感器网络的水质监测系统探究摘要：随着我国经济的快速发展，工业、生活废水的非法排放导致大量的水资源被污染。
渔业资源衰退，水生动物种类显著减少，生态环境遭到严重破坏、危害人类的健康。
对水环境进行有效保护、全面提高水资源的使用质量迫在眉睫。
而及时、准确、全面的水质监测是反映水环境质量和污染源的重要手段，已成为一个研究热点。
关键词：无线传感器网络；水质监测系统；水是人类赖以生存的生命之源，然而我国正面临水资源短缺和水环境不断恶化的问题，并且已经进入了水环境污染事故高发期。
因此，实现对水质的实时监测，及时掌握水质现状及其发展趋势尤为重要。
目前，我国已经存在的水质监测方法仍然存在很多问题。
经验检测法容易出现人为错误，已不能满足需求；化学检测法实时性差，过程复杂，还有可能带来二次污染。
随着通信技术、传感器技术和计算机技术的发展，国内外水质监测系统已经发展到现今的在线监测系统。
一、无线传感器网络的水质监测系统1.总体设计。
衡量水污染的指标主要有温度、PH 值、溶氧量（DO）、电导率、浊度、盐度、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、重金属离子等。
一是水质监测系统整体结构设计。
水质监测具有区域内的监测点数量多、监测时间长、监测情况复杂等特点。
本文设计中的水质监测系统主要由数据采集部分、数据远程传输部分以及上位监控中心三大部分组成，水质监测系统的最底层是数据采集部分，也是本文研究的核心部分，由无线传感网络组成。
该部分包括网络协调器、路由节点和传感器节点。
将传感器节点分布于被监测区域，动态地组成网络，用于采集水中的温度、PH 值等多种参数；网络协调器是数据的汇聚中心，负责接收传感器节点发出的数据，并对采集到的数据进行处理。
系统的中间层是数据的远程传输部分，由目前技术成熟的GPRS 网络实现，操作性强，应用方便。
最上层即为远程监测中心，监测中心对传输到的水质参数数据进行分析和处理，将原始数据和处理结果显示到上位机界面，对发现存在水质污染情况的区域进行报警，数据库中的历史数据能对工厂的排污是否超标提供依据。
基于无线传感器网络的水体监测与预警系统设计随着工业化进程的加快和人类对自然资源的不断开发利用，水污染问题日益突出。
水体的污染会对环境和人类健康产生重大的影响，因此对水体进行监测和预警显得尤为重要。
为了解决这一问题，基于无线传感器网络的水体监测与预警系统应运而生。
一、系统概述基于无线传感器网络的水体监测与预警系统旨在实时、准确地监测水体质量，并在发现异常情况时及时发出警报，提供预警信息，以便采取相应的措施。
该系统由三部分组成：传感器节点、无线网络和数据处理中心。
传感器节点负责采集水体的各项指标数据，包括水质参数、水位、流速等。
无线网络通过将传感器节点连接起来，实现数据的传输和通信。
数据处理中心负责接收并处理传感器节点上传的数据，进行分析和预警。
二、传感器节点设计传感器节点是系统的核心组成部分，它负责实时采集水体数据，并通过无线网络将数据传输到数据处理中心。
1. 传感器选择：根据监测需求，选择适合的传感器来测量水体的各项指标。
常用的传感器包括温度传感器、PH传感器、溶解氧传感器等。
2. 节点部署：根据实际情况合理布置传感器节点，以确保覆盖范围和数据采集的准确性。
节点应尽可能均匀地布置在水体中，以避免测量结果的偏差。
3. 能量管理：由于节点需要持续工作并传输数据，因此能量管理至关重要。
采用低功耗设计，合理利用能源并定期更换电池，以确保节点的长时间运行。
三、无线网络设计无线传感器节点之间的通信是整个系统的关键。
有效的无线网络设计可以保证信号的可靠传输和数据的准确接收。
1. 网络拓扑结构：根据传感器节点的分布情况和数据传输的要求，选择合适的网络拓扑结构。
常见的拓扑结构包括星型、树型和网状等。
2. 信号传输：采用适当的通信协议和信号传输方式，确保数据的准确传输。
考虑信号的干扰和传输范围，并做好信号强度的监测和调整工作。
3. 安全性保障：由于水体监测数据的重要性，必须保障数据的安全性。
采用加密技术和身份认证措施，防止数据被篡改或泄露。
基于无线传感器网络的水产养殖池塘溶解氧智能监控系统摘要：养殖池塘溶解氧是鱼类赖以生存的重要指标，及时准确地对池塘溶解氧进行智能监测与调控才能确保池塘溶解氧满足鱼类生长需要和提高养殖经济效益。
基于Profibus现场总线网络控制的智能监控系统。
采用现场总线、PLC、传感器、计算机技术对养殖池的溶氧量、pH值、温度、水位等主要环境参数进行自动检测和控制，开发人机界面和数据库系统，实现养殖数据的实时采集、动态监测和处理。
关键词：水产养殖；监控系统；PLC；数据采集池塘溶解氧能够较好地维持池塘生态环境，增强鱼体的活动能力，提高代谢水平和产品品质，加速有机物分解，减少有毒有害物质产生，它是水产养殖动植物生命要素和渔业水体的重要水质指标之一。
面对越来越大的水产养殖规模和科学化养殖的要求，如何对水产养殖生态环境进行科学监测，将养殖环境控制在最佳状态成为非常重要的一个环节。
本文以南方淡水养殖为例，采用现场总线、PLC、传感器、计算机技术对养殖水池的主要环境参数进行自动检测和控制。
一、水产养殖控制系统总体结构由Profibus-DP 构成的单主站水产养殖控制系统，由一台工控机配CP5613通信卡和WinAC 软PLC 为主站，以S7-200 系列的PLC 为从站。
网络拓扑结构采用总线型。
Profibus-DP的传输可采用RS-485 传输技术，传输介质可以是双绞线或光缆，或直接采用Profibus-DP 线缆和接头。
Profibus-DP 总线上最多可挂接127个站点。
现场各传感器采集的数据由智能从站处理器处理后通过Profibus 现场总线上传给中央控制室，中央控制室对上传数据进行处理和显示。
1、中央控制室IPC：作为Profibus-DP 的主站，上位监控采用WinAC 软PLC 技术，进行从站远程参数化设置。
上位监控系统用STEP7 编写控制程序，实现对各PLC 从站的远程控制。
利用WinAC 提供的OPC、AtiveX 控件等，可用Visual Basic开发监控画面。
基于无线传感器网络海洋水环境监测系统设计引言近几年来，随着海洋事业的迅速发展，海洋环保已经提上议事日程。
因此，海洋水环境监测成为人们越来越关注的焦点。
无线传感器网络广泛应用于军事侦察、环境监测、目标定位等领域，能够实时地感知、采集和处理网络覆盖范围内的对象信息，并发送给观察者。
它具有覆盖区域广，可远程监控，监测精度高，布网快速和成本低等优点。
把无线传感器网络技术应用到海洋水环境监测系统中，是人们近几年来研究的焦点。
Zigbee与其他的无线通信标准相比，适用于吞吐量较小，网络建设投资小，网络安全性高，不便于频繁更换电源的场合。
在工业控制领域利用传感器基于Zigbee技术组成传感器网络，可以使得数据采集和分析变得方便和容易。
Zigbee网络用于传感网络的组建很重要的一点在于它的低功耗，其发射功率仅为0～3．6dBm；它的通信距离可达30～70m，具有能量检测和链路质量指示能力，可以自动地对自身的发射功率进行调整，可以在保证通信链路质量的前提下最小地消耗能量。
网络功能是Zigbee最重要的特点，也是与其它无线局域网标准不同的地方。
在网络层方面，Zigbee的主要工作在于负责网络机制的建立与管理，并具有自我组态与自我修复功能。
IEEE802．15．4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kb／s)、工作在2．4GHz 和868／928MHz的无线技术，网络层以上协议由ZigBee联盟制定，IEEE802．15．4负责物理层和链路层标准。
完整的zigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、以及数据链路层和物理层组成。
协议栈结构如图l所示。
1 传感网络的构成本文设计的无线传感器网络的组成包括传感器节点、汇聚节点和网关节点，主要负责探测海洋区域内的各种情况，包括油污检测、浊度测量、化学需氧量测量、海藻测量等等。
传感器节点主要负责网络的形成，海洋各项参数的采集，并将数据通过多跳的形式传输到汇聚节点。
2016年10月第31卷第19期渭南师范学院学报Journal of Weinan Normal UniversityOct．2016Vol．31No．19【现代应用技术研究】基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统设计张莹，肖令禄（渭南师范学院数理学院，陕西渭南714099）摘要：基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统，以S3C2440为控制核心，利用CC2530组建无线通信网络，采用JF－D400A型多参数水质传感器采集水温、pH值、溶氧量和盐度数据，通过网关上的3G模块将监测数据传送到远程监控中心做进一步处理。
该系统可有效保障水产养殖安全，减轻人力劳动强度，在提高水产养殖效益方面发挥积极作用。
关键词：CC2530；水产养殖；水质监测中图分类号：TP274文献标志码：A文章编号：1009－5128（2016）19－0049－05收稿日期：2016－08－21基金项目：渭南师范学院特色学科建设项目：电气工程与秦东工业（14TSXK07）；渭南师范学院自然科学基金项目：无线传感器网络在渭南地区水质监测中的应用研究（16YKP005）；渭南师范学院自然科学基金项目：物联网技术在精准农业中的应用研究（16YKS013）作者简介：张莹（1980—），女，河北沧州人，渭南师范学院数理学院讲师，工学硕士，主要从事工业自动化、智能控制研究。
随着农村劳动力的转移和农业生产方式的转变，我国已进入农业产业结构调整的关键时期，水产养殖业也从传统的粗放式放养向专业化、规模化、集约化方向发展［1］。
在水产养殖过程中，水质的好坏直接关系到养殖过程中的安全性和水产品的产量及品质。
由于集约化养殖密度大，对水质提出了更为严格的要求，当水质出现问题时，往往会造成无法挽回的经济损失。
传统的水质监测通常采用采样化学分析法，存在费时费力、监测周期长、监测范围有限等缺陷，无法实时监测水质的动态变化。
采用ＲS485、CAN总线的多参数水质在线监测系统具有成本低、监测范围广、实时性好等特点，但存在布线困难、维护扩展不便且线路易受腐蚀等问题［2］。
ZigBee是一种近年来新兴的无线通信协议标准，具有低成本、低功耗、低复杂度、自组网以及双向传输等特性，是一个比较完善的近距离无线通信协议［3］。
它利用无线电波以接力的方式将数据从一个节点发送到另一个节点，通信效率高，能量消耗少。
目前，已广泛应用于智能家居、工业控制、农业生产和医疗看护等领域。
本文提出了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统的设计方案，该系统以S3C2440为控制核心，通过ZigBee构建无线传输网络，实现养殖水体温度、pH值、溶解氧等参数的实时采集、无线传输和远程监测等功能，具有监测点布置灵活、监测范围广、稳定性好等特点。
1系统总体设计方案整个监测系统由传感器节点、汇聚节点、嵌入式网关和远程监测中心组成，结构如图1所示。
传感器节点部署在监测区域内，以自组织方式构建传感器网络，将采集到的数据以无线方式发送到汇聚节点。
汇聚节点负责传感器网络的组建和节点信息的管理，并将采集到的数据通过ＲS232串口传输到嵌入式网关。
网关负责数据的存储、处理和转发，通过3G模块接入Internet，可将数据传输到远程控制中心进行分析、处理和图形化显示；同时，网关中移植了嵌入式Web服务器，用户可通过计算机或手持终端实现水质实时远程监测。
DOI:10.15924/ki.1009-5128.2016.19.009张莹，肖令禄：基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统设计第31卷图1系统总体设计方案2主要硬件选型及电路设计2．1水质监测传感器选型水产养殖过程中需要对水温、溶解氧、pH 值和盐度等主要水质指标进行监测。
以鲢、鳙、草、鲤、鲫等温水性鱼类养殖为例，其适宜水温为20ħ 32ħ，溶解氧不小于3mg /L ，pH 值介于7．5 8．5之间，盐度不高于3ɢ［4－5］。
目前，国内市场上销售的水质传感器包括单一参数检测传感器和多参数检测传感器两大类。
设计中选用上海质晶电子科技有限公司的JF －D400A 型四合一多参数水质传感器，该传感器工作电压+5V /+12V 可选，支持ＲS485和MODBUS 总线通讯协议，采用电极和变送器一体化设计，防水等级IP68，可直接投入水中，通过匹配参数的选择，可实现温度、pH 值、溶解氧和盐度等4种参数的测定，具有测量精度高，响应速度快、重复性好、安装调试方便等特点。
2．2ZigBee 节点设计ZigBee 无线通信网络中的汇聚节点和终端节点在电路结构上是一样的，设计中选用网蜂科技的Zig-Bee 串口透传模块。
该模块采用TI 公司的CC2530F256作为主控芯片，运行Z －stack 2007PＲO 协议栈，工作在免费的ISM 2．4GHz 频段；具有Debug 接口，兼容TI 标准仿真工具，引出了全部的I /O 接口，便于同各种传感器监测电路、继电器控制电路相连接；包含天线接口及巴比伦匹配电路，使用2．4G 全向天线，射频通路指标优良，可靠传输距离最远可达250m ，自动重连距离达110m 。
考虑到室外监测的需要，节点采用太阳能板和7V 锂电池供电，通过LM7805和LM1117分别得到5．0V 和3．3V 直流电压，其中5．0V 用于为水质传感器供电，3．3V 为CC2530供电，具体电路见参考文献［6］。
此外，由于ZigBee 节点不支持ＲS485总线通讯协议，在与传感器连接时，需要设计3．3V TTL 电平与ＲS485信号转换电路［7］，电路如图2所示。
图2CC2530与水质传感器ＲS485接口电路·05·2016年第19期渭南师范学院学报图2中，专用集成芯片MAX13487用于完成ＲS485到3．3V TTL 电平的转换，Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、L1、L2、D1、D2、D3等组成ＲS485总线匹配电路，U1和U2两个光耦用于ＲS485总线和CC2530的隔离，Ｒ2和Ｒ3构成电压采集电路，以分压的方式将电压信息传输至CC2530的P0．0口进行采样。
2．3嵌入式网关设计网关是水质监测系统的控制核心，负责实现数据的存储、处理和转发，主要由AＲM 微处理器、华为EC12613G 模块、存储单元、电源管理单元和人机交互接口等组成，如图3所示。
为降低系统开发难度，设计中选用友善之臂的Micro2440开发板，该开发板的核心处理器采用三星公司的S3C2440，板载64M 的SDＲAM 和256M 的NAND Flash ，一个USB 接口用于连接3G 模块，两个UAＲT 接口分别用于连接汇聚节点和上位机。
汇聚节点传送过来的传感器数据经处理后保存到存储单元中，并通过3G 模块传输到远程监控中心。
同时，网关中移植了嵌入式Web 服务器Boa ，用户可以通过手持终端或计算机实现监测数据的远程实时访问。
图3嵌入式网关硬件结构图3软件设计3．1ZigBee无线通信网络软件设计（a ）协调器程序流程（b ）终端节点程序流程图4ZigBee 网络程序流程图·15·张莹，肖令禄：基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统设计第31卷设计中ZigBee 无线通信网络包含1个网络协调器和4个终端节点，采用星型网络拓扑结构，软件设计在IAＲEmbedded Workbench 环境下完成，用C 语言开发，协议栈选用TI 公司的ZStack －CC2530－2．3．0．1．4．0，整个设计过程基于SampleApp．eww 工程进行。
协调器作为数据汇聚节点不采集水质数据，主要负责网络的建立和管理，侦听并等待终端节点加入网络，对已加入网络的终端节点分配地址，接收来自于节点的传感器数据并通过UAＲT1发送到网关，软件设计流程如图4（a ）所示。
终端节点在上电后将自动搜索并加入区域内的ZigBee 网络，以30min 时间间隔周期性地采集传感器数据并以无线射频的方式发送给协调器，每次采集完成后关闭传感器电源并进入休眠状态以减少能耗，当下一次采集时间到，节点将自动唤醒并开始新一轮采集工作，流程如图4（b ）所示。
3．2网关软件设计网关软件设计包括操作系统和应用程序两部分［8］，其体系结构如图5所示。
考虑到Linux 内核良好的性能和开源特性，选用嵌入式Linux 作为网关的操作系统。
主要设计内容包括BootLoader 的移植、Linux 内核的配置、3G 模块及其他外围硬件设备驱动程序的添加、内核的编译及下载等。
应用程序主要完成ZigBee 网络数据的汇集、数据存储、处理及3G 网络数据转发等，同时，通过移植嵌入式Web 服务器Boa ，便于用户通过网络实现远程监测。
图5嵌入式网关软件体系结构4实验结果系统测试于2016年7月中旬在陕西渭南市渭北某鱼塘进行，实验过程中在75m ˑ52m 大小的鱼塘中部署4个传感器节点，设置每隔30min 采集并发送一次数据，自上午9ʒ00至12ʒ00连续监测3小时，其中，节点1的测试结果如表1所示。
表1测试结果水温/ħpH 溶解氧/mg ·L －1盐度/mg ·L －1T123．67．523．965．02T223．67．533．985．04T323．87．523．955．02T424．07．514．055．00T524．37．524．085．02T624．47．534．055．04实验结果表明，该鱼塘水质符合养殖标准，适宜鲤鱼、草鱼、鲫鱼和白鲢等温水性鱼类的生长。
5结语本文使用无线传感器网络技术ZigBee 完成了水产养殖水质监测系统的设计，该系统使用CC2530组建无线数据传输网络，通过分布于养殖水域的传感器探测节点，获取水温、pH 值、溶解氧和盐度数据，将汇·25·2016年第19期渭南师范学院学报聚节点收集到的传感器数据通过串口发送到网关，利用网关上的3G 模块可将数据传送至远程监控中心作进一步分析处理。
同时，通过网关上的嵌入式Web 服务器，用户可通过手持终端或计算机实现水质的远程实时监测。
该系统可有效保障水产养殖安全，减轻人力劳动强度，在提高水产养殖效益方面将发挥积极作用。
参考文献：［1］曾洋泱，匡迎春，沈岳，等．水产养殖监控技术研究现状及发展趋势［J ］．渔业现代化，2013，40（1）：40－44．［2］黄建清，王卫星，姜晟，等．基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统开发与试验［J ］．农业工程学报，2013，20（4）：183－190．［3］Li Hongchun ，Zhao Xiaoguang ，Tan Min．A method for structure analysis of ZigBee network using node addresses ［C ］．Intelli-gent Control and Automation （WCICA ），2010．1419－1424．［4］李海．鱼塘水质的4项指标［J ］．水产养殖，2008，（8）：27．［5］尤宏争，郑艳坤，尤广超．不同盐度对鱼类养殖生物学的影响研究进展［J ］．河北渔业，2013，（3）：47－52．［6］王晓静．三端集成稳压器及应用［J ］．电子测试，2009，（9）：74－77．［7］曾国宝，刘美岑．基于物联网的水产养殖水质实时监测系统［J ］．计算机系统应用，2013，22（6）：53－56．［8］包启明，陈益民，苏保兰．基于ZigBee 和3G 的远程监测系统的设计［J ］．计算机测量与控制，2014，22（10）：3171－3173．【责任编辑牛怀岗】Design of Aquacultural Water Quality Monitoring SystemBased on Wireless Sensor NetworkZHANG Ying ，XIAO Ling-lu（School of Mathematics and Physics ，Weinan Normal University ，Weinan 714099，China ）Abstract ：A water quality monitoring system based on wireless sensor network was designed．The system takes S3C2440as the control core ，set up wireless communication network with CC2530，using JF －D400A multi parameter water quality sensor to collect temperature ，pH value ，dissolved oxygen and salinity data ，and the monitoring data can be transmitted to the remote monitoring cen-ter for further processing by the 3G module on the gateway．The system can effectively protect the safety of aquaculture ，reduce labor intensity ，and will play a positive role in improving the efficiency of aquaculture．Key words ：CC2530；aquaculture ；water quality monitoring ·35·。
