CN101295176A - 基于无线传感网的水产养殖浮头监控自动报警***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发公开了一种基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***、装置和方法。所述的***由传感节点、网关、预警装置组成，其中传感节点由水质、温度、气压等监控传感器、无线通信模块、控制模块组成；网关一端与覆盖范围内传感节点通信，一端通过移动通信网络与预警装置通信；预警装置可以是喇叭、警铃、手机等。方法包括：置于鱼塘内的带监控传感器的节点与网关的通信方法、节点与水泵的通信方法、网关与预警装置间的通信方法。本发明可广泛应用于农业水产养殖中鱼类因水质、天气等原因造成的浮头事件监控，可有效降低浮头鱼类的死亡率以及养殖户财产损失。特别是当意外浮头事件发生时，依靠该***，可及时通知养殖户开启水泵等急救措施，防止浮头事件失控。

Description

基于无线传感网的水产养殖浮头监控自动报警***及方法
技术领域
本发明涉及一种农业水产养殖方法，具体地说一种基于无线传感网的水产养殖浮头监控自动报警***、装置及方法。
背景技术
随着传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器和网络开始大范围出现。无线传感器网络能够协作地实时检测、跟踪和采集网络布设区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行协同、融合处理，获得较为准确的结论，然后传送至用户。它在军事、环境监测、医疗卫生、工业自动化、公共安全等方面具有广泛的应用前景。
我国是一个农业大国，水产养殖是许多农村地区的主要家庭收入来源。现有鱼类养殖技术主要采用鱼塘圈养等方式，而鱼群浮头现象则是当前造成圈养鱼群大量死亡的主要原因。鱼群浮头现象是指当水质因缺氧、变质、或气象条件变化剧烈时，造成鱼群浮游至水面，一定时间后迅速死亡的现象。严重的浮头现象会造成大面积或全部鱼群的死亡，从而导致***损失。而防止鱼群浮头现象的主要措施即是及时的采用水泵等设备进行水质增氧和更换。但由于浮头现象的突发性，且常发生于后半夜，往往会造成养殖户不能及时增氧和水质更换等操作。另外，日常水质的监控和更换也主要依靠人工操作，即根据养殖经验来主观判断鱼塘是否需要增氧、换水等操作。因此，浮头现象目前仍是造成水产养殖农户重要财产损失的原因之一。为有效的防止浮头现象，及时地告警养殖户采取相关急救措施，应建立一套自动化的水质和气象监控***，同时能与水泵、养殖户等应急联动，从而有效防止鱼群浮头现象，降低人民财产损失。目前，上述专用***尚未出现。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***、装置及方法。本发明采用如下技术方案：
一种基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***包括以下主要装置：
A、传感探测节点：节点由传感器、无线通信部件、中央处理部件和水泵控制部件、用户控制接口组成。其中传感器可根据不同条件采用温度、气压、含氧量等不同传感器及组合；无线通信部件主要以低功耗和短距通信为选择依据，可采用IEEE802.15.4、433MHz、780MHz等低功耗通信方式；中央处理部件主要进行节点各部件的状态管理、事件处理以及无线网络维护等操作；水泵控制部件主要在监控传感器参数超过门限值时，自动打开水泵；用户控制接口主要用于在条件发生变化时，引起的告警参数门限值的动态设置。
B、网关：网关主要负责收集覆盖范围内的传感节点信息，并将该信息实时发送至预警装置。
C、预警装置：预警装置可以为喇叭、警铃、或用户手机等，从网关处接收信息后，执行响应的动作。
本发明所述的基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***方法包括：
a1、将传感探测节点安装至水泵上，将所带的传感探头进行准确配置，并设定报警门限和报警方式。和网关进行无线通信测试，确认正常工作后，关闭无线通信部件，开启传感器部件，并使中央处理部件和水泵控制部件进入休眠状态；
a2、当传感器部件探测水质、温度、气压等参数超过设定报警门限时，即唤醒中央处理部件，并将相关参数传输至中央处理部件；
a3、中央处理部件经传感器部件唤醒后，根据所收集参数，确认发生鱼群浮头现象后，通过水泵控制部件开启水泵，并唤醒无线通信部件，将该紧急信息通过无线方式传送至临近的网关设备；
a4、网关设备一直处于无线侦听状态，当收到节点传送来的告警信息后，根据需要通过蜂窝移动网络(GSM、GPRS、CDMA等)传送至用户手机，通知用户，或者通过有线或无线的传输方式，来激活警铃、喇叭等预警设备。
附图1：浮头监控自动报警装置的结构示意图。
附图2：鱼塘浮头监控自动报警***的结构示意图。
附图3：鱼塘浮头监控自动报警***工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所述的基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***包括以下主要装置：
A、传感探测节点：节点由传感器、无线通信部件、中央处理部件和水泵控制部件、用户控制接口组成。其中传感器可根据不同条件采用温度、气压、含氧量等不同传感器及组合；无线通信部件主要以低功耗和短距通信为选择依据，可采用IEEE802.15.4、433MHz、780MHz等低功耗通信方式；中央处理部件主要进行节点各部件的状态管理、事件处理以及无线网络维护等操作；水泵控制部件主要在监控传感器参数超过门限值时，自动打开水泵；用户控制接口主要用于在条件发生变化时，引起的告警参数门限值的动态设置。
B、网关：网关主要负责收集覆盖范围内的传感节点信息，并将该信息实时发送至预警装置。
C、预警装置：预警装置可以为喇叭、警铃、或用户手机等，从网关处接收信息后，执行响应的动作。
所述的基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***方法包括：
a1、将传感探测节点安装至水泵上，将所带的传感探头进行准确配置，并设定报警门限和报警方式。和网关进行无线通信测试，确认正常工作后，关闭无线通信部件，开启传感器部件，并使中央处理部件和水泵控制部件进入休眠状态；
a2、当传感器部件探测水质、温度、气压等参数超过设定报警门限时，即唤醒中央处理部件，并将相关参数传输至中央处理部件；
a3、中央处理部件经传感器部件唤醒后，根据所收集参数，确认发生鱼群浮头现象后，通过水泵控制部件开启水泵，并唤醒无线通信部件，将该紧急信息通过无线方式传送至临近的网关设备；
a4、网关设备一直处于无线侦听状态，当收到节点传送来的告警信息后，根据需要通过蜂窝移动网络(GSM、GPRS、CDMA等)传送至用户手机，通知用户，或者通过有线或无线的传输方式，来激活警铃、喇叭等预警设备
现结合渔塘加以具体的说明。
1、传感探测节点采用防水封装，与鱼塘中现有的水泵通过水泵控制部件相连。如果鱼塘中无现有水泵，则将传感探测节点与新水泵进行集成，然后布设至相应的鱼塘。节点所用传感器可根据养殖用户需要以及各地环境条件进行选择和组合。一般可包括：温度、气压、含氧量、PH值、浊度等探测传感器。传感探测节点的组成，以及和水泵的连接方式如图1所示。
2、传感探测节点的告警门限值可以根据不同传感器的组合、气候条件以及季节进行动态修改，修改的方式可以通过传感探测节点的用户控制接口进行人工设置。
3、网关主要负责收集覆盖范围内的传感节点信息，并将该信息实时发送至预警装置。网关的安装可根据鱼塘的分布，以及养殖户住处与鱼塘的距离来选择。如果鱼塘比较集中，可在邻近的多个鱼塘周围设置一个网关，如果鱼塘相对分散，则每个鱼塘设置一个网关。如果养殖户离鱼塘距离比较近，则网关通过有线或无线方式与警铃或喇叭等设备相连，有线方式可以包括以太网、串口、CAN总线等，无线方式包括IEEE802.15.4、433MHz、780MHz、蓝牙等低功耗通信方式。如果养殖户离鱼塘距离较远，则网关通过现有移动通信***或电话网络与养殖户的手机或电话进行连接，通过手机或电话的铃声来告警用户，待用户接通后，通过预设的录音提醒用户。

Claims (3)

1、一种基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***，其特征在于该***至少包括以下：
A、传感探测节点：节点由传感器、无线通信部件、中央处理部件和水泵控制部件、用户控制接口组成。
B、网关：网关主要负责收集覆盖范围内的传感节点信息，并将该信息实时发送至预警装置。
C、预警装置：预警装置从网关处接收信息后，执行响应的动作。
2、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***，其特征在于其中传感器至少包括温度传感器、气压传感器、含氧量传感器，单个或组合均可；无线通信部件采用IEEE802.15.4、433MHz、780MHz低功耗通信方式；中央处理部件主要进行节点各部件的状态管理、事件处理以及无线网络维护操作；水泵控制部件主要在监控传感器参数超过门限值时，自动打开水泵；用户控制接口主要用于在条件发生变化时，引起的告警参数门限值的动态设置。
3、根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的水产养殖浮头监控自动报警***的报警方法，其特征在于包括以下步骤：
a1、将传感探测节点安装至水泵上，将所带的传感探头进行准确配置，并设定报警门限和报警方式，和网关进行无线通信测试，确认正常工作后，关闭无线通信部件，开启传感器部件，并使中央处理部件和水泵控制部件进入休眠状态；
a2、当传感器部件探测水质、温度、气压等参数超过设定报警门限时，即唤醒中央处理部件，并将相关参数传输至中央处理部件；
a3、中央处理部件经传感器部件唤醒后，根据所收集参数，确认发生鱼群浮头现象后，通过水泵控制部件开启水泵，并唤醒无线通信部件，将该紧急信息通过无线方式传送至临近的网关设备；
a4、网关设备一直处于无线侦听状态，当收到节点传送来的告警信息后，根据需要通过蜂窝移动网络传送至用户手机，通知用户，或者通过有线或无线的传输方式，来激预警设备。
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