基于ZigBee和嵌入式Web的水产养殖水质监测系统的设计

摘要

随着农业的不断发展,工厂化水产养殖已成为一种可能。但是适用于工厂化水产养殖的水质监测系统仍然处于初级发展阶段,所以对水质监测系统的设计与实现显得尤为必要。现阶段许多水质监测系统还是采用“有线采集+现场监测”的监测模式,这种模式使得水质监测效率低、成本高并且设备安装调试不方便。本文鉴于这些问题,设计了一种基于ZigBee和嵌入式Web的水产养殖水质监测系统,该系统的实现得到了江苏省智能农业物联网应用示范工程项目的资助。
　　 本文的主要研究内容如下:
　　 (1)分析了国内外工厂化水产养殖的研究状况以及现阶段水产养殖水质监测系统的不足,提出了本系统的设计方案以及实现方法。系统使用ZigBee技术实现水质信息的无线采集和近距离传输;运用嵌入式Web技术实现Web服务器水质数据发布、网络通信以及人机交互等功能。
　　 (2)根据系统无线采集水质参数的要求,设计了水质参数无线传感节点。选用ZigBee芯片CC2430作为无线传感网络的收发控制器,设计了CC2430的外围电路以及温度传感器、PH传感器、溶解氧传感器的信号调理电路。在ZigBee协议栈上对系统的无线传感应用程序进行了设计。
　　 (3)设计了嵌入式Web服务器,服务器采用B/S构架,用户只要登录系统网址就能监测水质数据。选用集成了DM9000以太网控制器的ARM开发板作为服务器硬件,在开发板上配置并且移植了U-boot、嵌入式Linux操作系统以及Boa服务器。在交叉编译环境下设计了嵌入式Web服务器主程序、CGI应用程序、服务器通信应用程序以及Applet小程序。
　　 (4)对整个系统进行了测试,并对测试结果和数据进行了分析。
　　 本系统具有很好的实时性、通用性、可靠性以及很高的性价比,实现了对水产养殖水质参数的无线采集、网络访问以及实时监测等功能,为工厂化水产养殖系统提供了一种新的水质参数采集方案。