多传感器水质数据采集与远程监控系统的设计与实现

摘要

随着水产养殖结构的调整，工厂化养殖规模不断扩大，养殖水质对水产品和经济收益的影响不断增加，监控系统作为现代水产养殖实现自动化和智能化必不可少的要素快速发展起来。但是我国水产养殖多数为粗放型管理，在水环境监测方面较为落后，造成水产养殖生产效率低。
　　因此，本文针对水产养殖水环境为研究对象，设计了基于web和云计算的水质数据采集与监控系统，实现用户能够随时随地监测水温、溶氧、PH、光照强度等水质参数信息以及控制增氧机、水泵设备等节点的功能。硬件部分主要为水质参数采集模块、水环境控制模块、无限通信模块等。Arduino开发板读取传感器采集到的水质参数数据，通过Ethernet W5100网络模块上传到web服务器以及云平台进行实时通信。软件平台分别由基于局域网的内部监控系统和数据存储及数据分析等业务功能的云平台组成。内部监控系统采用JFinal框架、MVC层次结构，实现了实时监测水质参数数据以及对执行设备的控制等功能。云平台分为AWS IOT服务和web服务两部分，通过使用AWS IoT服务完成设备的身份验证、设备接入以及数据的接收和分发，基于ASP.NET MVC框架的的WEB服务实现对传感器等设备的管理、水质参数数据的存储以及可视化分析。
　　本系统为水生物创造了一个稳定适宜的生长生存环境，能够使养殖产品有更高的繁殖、生长速率和质量。通过各项性能测试，结果表明系统数据准确性高，网络丢包率低，系统控制执行模块成功率高，能够很好的适应监测与控制的需要。

目录

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2课题的国内外发展现状

1.3课题研究的目的与意义

1.4文章的组织结构和主要内容

第二章数据采集与监控系统总体框架

2.1.1系统总体需求分析

2.1.2系统功能需求

2.4系统总体架构

2.5云服务的技术研究

2.6公共物联网云服务平台

2.7本章小结

第三章水质数据采集端硬件设计

3.1系统硬件整体结构设计

3.2 Arduino及开发板的介绍与使用

3.3Ethernet W5100无限模块

3.4传感器模块硬件设计

3.5继电器和控制系统

3.6本章小结

第四章水质数据采集端软件设计

4.1软件体系总体架构

4.2Arduino IDE

4.3传感器模块程序设计

4.4执行设备程序设计

4.5本章小结

第五章WEB端监控系统的设计与实现

5.1网站相关技术的介绍

5.2网站功能模块划分

5.3 MVC模式下网站的实现

5.4本章小结

第六章云端的数据存储与分析服务

6.1云平台的介绍

6.2云平台的整体架构设计

6.3基于云计算的业务实现

6.4本章小结

第七章系统测试结果与分析

7.1硬件水质采集结果展示

7.2模块之间通讯性能结果与分析

7.3 web监测与控制平台测试结果与分析

7.4本章小结

第八章总结与展望

8.1论文总结

8.2论文展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢