陳睿

(桐廬縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 浙江杭州 311500)

1 前言

當(dāng)前時(shí)代,水產(chǎn)品的需求量在不斷的增加,使得傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式在單位產(chǎn)量、資源利用和成本方面都已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會(huì)的需求,高效率的工業(yè)化養(yǎng)殖成了當(dāng)前水產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。面對(duì)這樣的社會(huì)環(huán)境,加強(qiáng)功能相對(duì)完備的智能監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)時(shí)、精確的對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖物在生長(zhǎng)環(huán)境里的關(guān)鍵信息進(jìn)行采集,找到當(dāng)中存在的問題或隱患,并進(jìn)行有效的處理和預(yù)防,在規(guī)模、多樣化的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中至關(guān)重要。

2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)主要包括:信息采集、環(huán)境調(diào)節(jié)、信息匯聚、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及遠(yuǎn)程監(jiān)控等多個(gè)智能體組成。在養(yǎng)殖池的周邊設(shè)置相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控智能體,從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些相關(guān)的信息進(jìn)行收集,并對(duì)信息匯聚智能體中上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,來確認(rèn)環(huán)境調(diào)節(jié)智能體是否需要進(jìn)行啟動(dòng),水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié),從而達(dá)到閉環(huán)控制養(yǎng)殖環(huán)境的目的。在較遠(yuǎn)的監(jiān)控室中設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控智能體,利用英特網(wǎng)將其和環(huán)境調(diào)節(jié)智能體進(jìn)行連接,從而對(duì)監(jiān)控過程中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和顯示,并給日后對(duì)以往數(shù)據(jù)的查看和打印報(bào)表提供方便宜、快捷的查詢條件。信息采集智能體、環(huán)境調(diào)節(jié)智能體以及信息匯聚智能體都是直接面向養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的,利用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。信息采集智能體與信息匯聚智能體的主要功能是對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的參數(shù)與養(yǎng)殖物生長(zhǎng)狀況等方面的信息進(jìn)行收集,并將收集到信息直接發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控智能體中。環(huán)境調(diào)節(jié)智能體則是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控智能體發(fā)出的命令進(jìn)行工作的,通過有關(guān)的控制執(zhí)行程序?qū)λa(chǎn)養(yǎng)殖物的生活環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 信息采集智能體的設(shè)計(jì)

這個(gè)智能體系統(tǒng)主要是由信息采集模塊與和CC2530芯片兩個(gè)部分構(gòu)成,這兩個(gè)組成部分之間通CC2530芯片內(nèi)部通用的I/O接口進(jìn)行連接。其中CC2530芯片是該智能體中的控制中心,CC2530芯片內(nèi)部組成具有A/D轉(zhuǎn)換器、ZigBee無線單元以及加強(qiáng)型的8051處理器等,來對(duì)管理其中的各類傳感器,從而達(dá)到對(duì)周邊環(huán)境因素進(jìn)行信息的收集、處理發(fā)及發(fā)送。而在這個(gè)信息采集的模塊內(nèi)則具備了溫度傳感器、溶解氧傳感器以及PH傳感器,可以將休集到的環(huán)境變化的數(shù)據(jù),過對(duì)對(duì)電路進(jìn)一定的調(diào)理,對(duì)其進(jìn)行一定的濾波與電壓整定,之后I/O接口輸送到A/D這個(gè)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部。然后加強(qiáng)型的8051處理器就會(huì)對(duì)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行數(shù)字化處理進(jìn)行環(huán)境變化信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的讀取,之后再傳給給ZigBee的無線單無內(nèi)部,無線單元就會(huì)采用射頻信號(hào)半數(shù)據(jù)再次傳輸?shù)剿a(chǎn)養(yǎng)殖池中設(shè)定好的信息匯聚智能體系統(tǒng)中。

3.2 信息匯聚智能體的設(shè)計(jì)

信息匯聚智能體結(jié)構(gòu)最主要有兩個(gè)方面的功能:第一個(gè)是在環(huán)境不斷變化的數(shù)據(jù)中能夠起到一個(gè)中轉(zhuǎn)站的作用,最主要是為滿意足現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控智能體發(fā)出的工作要求,利用輪詢方法對(duì)各個(gè)池內(nèi)的各個(gè)環(huán)竟信息采集智能體輸送過來的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并且傳輸?shù)街苓叺谋O(jiān)控智能體中。第二個(gè)是其具備圖像的采集與傳的兩個(gè)方面的功能,并通過串口的CMOS攝像頭來精確的采集養(yǎng)殖池中水產(chǎn)養(yǎng)殖物的圖像,這個(gè)攝像頭通過RS232連接到CC2530內(nèi)部的ZigBee無線單元之間,然后再通過ZigBee無線單元來把圖像傳送到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控智能體中,讓其進(jìn)行分析和處理

3.3 環(huán)境調(diào)節(jié)智能體的設(shè)計(jì)

這個(gè)智能體環(huán)境調(diào)節(jié)系體主要由無線收發(fā)模塊與工控機(jī)兩個(gè)部分構(gòu)成。其中工控具備非常強(qiáng)大的控制能力和可以自由擴(kuò)展的性能,這兩個(gè)強(qiáng)大的功能能讓養(yǎng)殖池周邊的環(huán)境調(diào)節(jié)智能體,都要合理的對(duì)養(yǎng)殖池的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。該系統(tǒng)中的執(zhí)行命令機(jī)構(gòu)主要有電磁閥、增氧機(jī)、水泵以及攪拌機(jī)等等,其主要功能是為了對(duì)各個(gè)養(yǎng)殖池內(nèi)部的不同的環(huán)境因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),從而創(chuàng)造最好的生活環(huán)境供水產(chǎn)養(yǎng)殖生長(zhǎng)。該環(huán)境調(diào)節(jié)智能體能夠在最大的程度上調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境,對(duì)其實(shí)進(jìn)閉環(huán)性控制,并在在其執(zhí)行命令機(jī)構(gòu)對(duì)養(yǎng)殖池的環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整時(shí),這個(gè)智能體內(nèi)部具有無線收發(fā)功能的模塊可以對(duì)養(yǎng)殖池中各項(xiàng)環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取,并進(jìn)行相應(yīng)的判斷,在所有參數(shù)都達(dá)到調(diào)節(jié)的相關(guān)要求時(shí),就可以關(guān)閉其執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控智能體的設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控智能體系統(tǒng)主要是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、信息收發(fā)單元兩個(gè)部分構(gòu)成,這兩個(gè)部分通過RS232/485接口的總線進(jìn)行連接,這個(gè)智能體系統(tǒng)的主要功能和結(jié)構(gòu)跟環(huán)境調(diào)節(jié)智能體具有相同的性質(zhì)量和原理,其系統(tǒng)內(nèi)部的信息收發(fā)單元主要負(fù)責(zé)的是對(duì)各個(gè)養(yǎng)殖池內(nèi)信息采集智能體轉(zhuǎn)輸進(jìn)來的信號(hào)進(jìn)行接收,之后再傳輸給監(jiān)控計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)部,讓監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)存儲(chǔ)和處理。在監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的比較與判斷以后,再由經(jīng)其系統(tǒng)來決定養(yǎng)殖池的環(huán)境是否需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行設(shè)節(jié),就通過系統(tǒng)中的信息收發(fā)單元,通過無線通知通的方式把程序命令傳輸?shù)江h(huán)境調(diào)節(jié)智能體系統(tǒng)中,就該系統(tǒng)按照接由到了命開始對(duì)養(yǎng)殖池的環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié),以此創(chuàng)造出一個(gè)優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境,讓水產(chǎn)養(yǎng)殖物在最好的狀態(tài)下生長(zhǎng)。

4 結(jié)束語

總之,在產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)過程中,可以充分對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)境信息采集與傳輸?shù)墓δ苓M(jìn)行利用,再利用各個(gè)智能體之間的相互協(xié)作,從而達(dá)到信息處理和反饋的目的。增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力,從而更好的適應(yīng)復(fù)雜多變的水立養(yǎng)殖環(huán)境。

[1]蔣建明,史國棟,李正明,等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能型水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(13):167-173.

[2]史兵,趙德安,劉星橋.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(9):137-139.

[3]趙明光,張賢.基于多智能體協(xié)同的無線傳感網(wǎng)絡(luò)水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,18(4):77-81.