面向水产养殖的小型移动式水质监测系统设计

摘要

良好的水质能够提高水产生物品质，减少水产生物的死亡率，是水产养殖中的决定性因素。为保证养殖水域水质，对其进行不断监测是十分必要的。目前，国内外水质监测方法，如大型水质监测站，遥感测量法，人工采样实验室分析法以及水质监测船和水质监测车等，由于使用范围受限或者对操作人员的专业性等有较高的要求，无法适用于小型水产养殖环境的实际应用。因此，本文面向养殖实际需求设计了一种小型移动式水质监测系统。
　　根据监测因子的重要性，本文选择对水产养殖最为重要的溶解氧、pH、浊度、水温、电导率、铵离子等水质参数作为监测对象。系统由数据采集与发送终端，服务器端，移动智能终端等三个部分组成。数据采集与发送终端实现水域水质参数的监测，以遥控小船为载体，水质传感器固定于底部，监测终端密封于船体上方的防水盒中。监测终端采用嵌入式处理器STM32为控制器，并通过485串口通信电路连接水质参数传感器，并可通过按键模块设置水质参数报警阈值、采样间隔及发送时间间隔等。同时，监测终端可打包水质数据，并结合RS-232串口电路与GPRS模块实现终端与服务器端的通信。服务器端接收水质参数信息，并写入对应的数据库中，可随时查看。移动智能终端通过访问服务器端的数据库来查看水质参数的历史数据。
　　本文展开了四部分研究工作:1）分析了国内外水质监测系统研究现状，设计采用移动式水质监测系统来对水产养殖水域进行水质数据采集与检测。2）分析了对于水产生物有较大影响的水质因子，从影响水质的三十多项参数中选取了六项水质参数作为监测对象。3）设计了监测系统的电源模块、微处理器模块、数据采集模块和数据发送模块等硬件系统，完成了整个软件系统的设计，实现了数据采集与发送程序，数据查询程序等。4）对监测系统进行了可靠性和重复性实验，实验数据表明本系统稳定可靠，重复性好。同时，开展了现场实验，对合肥市董铺水库附近某小型养殖鱼塘进行了水质监测，获得较好的实际应用效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 水质监测现状

1．2．1 无线传感网络技术

1．2．2 移动式水质监测技术

1．3 国内外研究现状

第二章 系统总体设计

2．1 参数选择

2．2 系统设计方案

2．2．1 硬件系统总体设计

2．2．2 软件系统总体设计

2．3 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 嵌入式处理器模块

3．2 传感器模块

3．2．1 传感器介绍

3．2．2 Modbus通信协议

3．2．3 传感器通信格式

3．3 电源模块

3．4 数据传输接口模块

3．5 GPRS模块

3．6 按键及显示模块

3．7 报警模块

3．8 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 数据采集与发送软件设计

4．1．1 总体流程图

4．1．2 CRC校验

4．1．3 数据滤波

4．2 数据查询软件设计

4．2．1 安卓环境介绍

4．2．2 服务器端网页开发

4．3 本章小结

第五章 系统测试实验

5．1 模块测试

5．1．1 数据采集模块测试

5．1．2 数据发送模块测试

5．2 系统精度测试实验

5．3 系统重复性实验

5．4 现场测量实验

5．4．1 定点监测实验

5．4．2 鱼塘整体监测实验

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果