多节点水族箱饲养环境监测管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统，由上位机、下位机和客户端组成，上位机与下位机以及下位机之间通过Zigbee网络进行连接，客户端与上位机之间通过移动通信网络连接。上位机包含中央微处理器、液晶显示器、声光报警模块、GSM模块和Zigbee主机，负责数据的收集和分析，实时数据的显示，声光报警的启动，GSM报警短信的发送以及远程控制指令的读取。下位机包含微处理器、数据监测模块、Zigbee路由器、按键、液晶显示器、声光报警模块和外设控制模块，负责各种环境指标数据的设定、采集、显示、分析、加工和发送，外设的控制，控制命令的读取和执行。本发明专利技术实现了观赏鱼多种群多节点智能养殖、监控和远程管理功能，提高了养殖人员的工作效率，降低了养殖成本，准确高效、简单经济。

【技术实现步骤摘要】
多节点水族箱饲养环境监测管理系统
本专利技术属于观赏鱼养殖与管理领域，特别涉及一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统。
技术介绍
随着社会的进步，人民生活水平的提高，人们对精神文明有了更高的愿望和追求，观赏鱼作为一种活的艺术品以其独特的魅力赢得了全世界人民的喜爱，而且鱼在中国传统文化中具有“年年有余”的美好寓意，更是深受人们青睐。观赏鱼不仅走向了家庭，而且水族馆、海洋馆以及大规模养殖产业也蓬勃发展。然而，由于观赏鱼比较娇气，人们经常发现自己用心养殖的观赏鱼不明原因就死了，其实是因为不同种类观赏鱼对饲养环境的要求不尽相同，尤其是一些名贵鱼种对饲养环境的要求堪称苛刻，大规模的水族箱养殖更是需要很多的人力、物力和财力。因此，如何为观赏鱼提供适宜的饲养环境，提高养殖存活率，尤其是为大规模水族箱养殖搭建一个高效的信息监管平台，同时监控多个水族箱的环境参数，及时发出报警信息，采取适当措施，甚至能够让人们远程控制多个水族箱，是当前仍未解决的问题。 深入研究发现，水族箱的水温、pH值、光强、溶氧量和盐分是影响观赏鱼生活的重要因素。温度是观赏鱼生活最重要的条件，如果温度不适宜，它们很快就会死亡，换水时如果水温突变也会导致观赏鱼死亡，尤其是热带鱼，它们对温度极为敏感；酸跌也是一个非常严重的问题，酸跌会引起酸中毒，对鱼的危害非常大；光是一切生命的重要能源，和鱼的生长、发育和繁殖有直接关系，鱼的昼夜节律等生命活动直接受到光强影响；尤其是当温度较高时，鱼的新陈代谢加快，需氧量增加，溶于水中的氧却越来越少，对于热带鱼中的娇贵品种，当水中溶氧低于3毫克/升时，就会浮到水面，很容易死亡，所以溶氧量过低也是导致观赏鱼死亡的重要原因；不同的鱼种适宜生活在不同盐分的水中，盐分过高或者过低，将引起渗透压改变，导致鱼体内细胞吸水或者脱水，严重时将导致死亡。因此寻找一种能够同时监测这些环境指标，并具有实时智能调节、预警、远程控制等功能的低功耗管理系统成为水族领域的一个热点问题。 目前，存在一些基于对观赏鱼饲养环境进行监测的系统，如专利号为ZL201320289418.X的中国技术专利中，提出了一种带远程托管功能的智能鱼缸，但是他们关注的对象往往仅仅是一个水塘，或者仅仅是一个水族箱。对于一个拥有成百上千种观赏鱼、几十甚至几百个水族箱的水族馆或者大规模养殖产业来说，怎样对有着不同环境需求的水族箱同时进行监测，发现异常及时报警，且允许管理者远程控制，是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为弥补现有技术存在的缺漏，结合影响观赏鱼生活的主要因素，目的是提供一种集实时环境数据显不、声光报警、短信报警、GSM远程控制多功能于一体的多节点观赏鱼水族箱监测与管理系统。 为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统，其特征在于:系统由上位机、下位机和客户端组成。 述上位机与下位机以及下位机之间通过内部网络连接，客户端与上位机之间通过外部网络连接。 所述内部网络为Zigbee无线网络,所述Zigbee无线网络由上位机的Zigbee主机发起，下位机的Zigbee路由自动连接入网，Zigbee主机和Zigbee路由通过串口与微处理器相连，所述外部网络为移动通讯网络。 所述上位机包含中央微处理器、液晶显不器、声光报警模块、GSM模块和Zigbee主机，负责数据的收集和分析，实时数据的显示，声光报警的启动，GSM报警短信的发送以及远程控制指令的读取。 所述下位机包含微处理器、数据监测模块、Zigbee路由器、外设控制模块、按键、液晶显示器和声光报警模块，负责各种环境指标数据的设定、采集、显示、分析、加工和发送，外设的控制，控制命令的读取和执行。 所述中央微处理器和下位机的微处理器包括但不限于单片机、嵌入式处理器。 所述下位机通过Zigbee无线网络将各自的环境指标数据上传至上位机，并接收上位机发送的控制命令。 所述上位机通过移动通信网络发送报警信息、接收客户端发送的控制命令并将其传达给下位机。 所述上位机和下位机的微处理器对环境数据进行判断，若出现异常，上位机启动声光报警模块，同时通过GSM模块发送报警短信，出现异常的下位机启动声光报警模块，外设控制模块执行命令。 所述下位机数据监测模块包括但不限于水温监测、pH值监测、红外监测、光强监测、溶氧量监测、盐分监测，根据不同节点下位机养殖鱼群的种类，通过按键对环境参数进行一键设定。 所述外下位机的设控制模块包括但不限于以继电器为控制方式的换氧设备、缓释PH设备、加热设备、制冷设备、投食设备、照明设备、水循环设备。 所述水温监测模块与微处理器连接，由温度敏感元件和数据转换单元构成，所述加热设备和制冷设备通过接口电路和控制电路与微处理器连接，执行加热或制冷操作。 所述pH监测模块与微处理器连接，由pH敏感元件、信号调理单元和数据处理单元构成，所述缓释PH设备与微处理器连接，由控制单元、接口单元和机械操作单元构成，通过机械操作加入酸碱缓释物质完成缓释PH操作。 所述光强检测模块与微处理器相连，由光强敏感元件和上拉单元构成，所述照明设备由控制单元和光源构成，与微处理器连接，所述光源包括但不限于白炽灯、紫外灯、LED、荧光灯。 所述溶氧量监测模块与微处理器相连，由溶解氧敏感元件和信号调理单元构成，所述换氧设备由控制单元和气泵构成，与微处理器相连。 所述盐分监测模块由盐分敏感元件、信号提取单元、信号调理单元和A/D转换单兀构成，与微处理器相连。 所述水循环设备由控制单元、水泵和过滤元件构成，与微处理器相连，完成定时换水操作和水质异常时的紧急换水，定时换水的时间间隔通过按键设定。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与实质性进步: 本专利技术不仅实现对下位机饲养环境的实时监测、数据显示与异常报警，而且通过组建内网实现对多个不同环境需求的下位机同时进行监测与管理，允许管理者通过外网发送控制命令对下位机的外部设备进行操作，可有效提高观赏鱼成活率，提高大规模养殖时的管理效率，降低养殖成本，准确高效、简单经济。 【附图说明】 图1是本专利技术的系统原理示意图。 图2是本专利技术上位机模块连接关系图。 图3是本专利技术下位机模块连接关系图。 【具体实施方式】 下面结合附图，对本专利技术作进一步说明。 参照图1，本专利技术是一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统，由上位机、下位机和客户端组成。每个水族箱上安装一个下位机，用于采集水温、PH值、红外、光强、溶氧量、盐分这些环境数据。所述下位机和上位机以及下位机之间通过内部网络进行连接，所述内部网络为Zigbee无线网络，用于将下位机传感器采集到的水温、pH值、红外、光强、溶氧量、盐分数据上传到上位机，接收上位机发送的控制命令。所述上位机和客户端之间通过外网进行连接，所述外网为移动通信网络，用于向客户端发送报警信息，接收客户端发送的远程控制命令。 所述Zigbee无线网络由上位机的Zigbee主机发起,下位机的Zigbee路由自动连接入网；Zigbee主机和Zigbee路由通过串口分别与中央微处理器和下位机微处理器连接。所述中央微处理器和下位机的微处理器包括但不限于单片机、嵌入式处理器。 参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统，由上位机、下位机和客户端组成，其特征在于：所述上位机与下位机以及下位机之间通过内部网络连接，客户端与上位机之间通过外部网络连接，所述上位机包含中央微处理器、液晶显示器、声光报警模块、GSM模块和Zigbee主机，负责数据的收集和分析，实时数据的显示，声光报警的启动，GSM报警短信的发送以及远程控制指令的读取，所述下位机包含微处理器、数据监测模块、Zigbee路由器、外设控制模块、按键、液晶显示器和声光报警模块，负责各种环境指标数据的设定、采集、显示、分析、加工和发送，外设的控制，控制命令的读取和执行，所述中央微处理器和下位机微处理器包括但不限于单片机、嵌入式处理器。

【技术特征摘要】
1.一种多节点水族箱饲养环境监测管理系统，由上位机、下位机和客户端组成，其特征在于:所述上位机与下位机以及下位机之间通过内部网络连接，客户端与上位机之间通过外部网络连接，所述上位机包含中央微处理器、液晶显示器、声光报警模块、GSM模块和Zigbee主机，负责数据的收集和分析，实时数据的显示，声光报警的启动，GSM报警短信的发送以及远程控制指令的读取，所述下位机包含微处理器、数据监测模块、Zigbee路由器、外设控制模块、按键、液晶显示器和声光报警模块，负责各种环境指标数据的设定、采集、显示、分析、加工和发送，外设的控制，控制命令的读取和执行，所述中央微处理器和下位机微处理器包括但不限于单片机、嵌入式处理器。2.根据权利要求1所述的多节点水族箱饲养环境监测管理系统，其特征在于:所述内部网络为Zigbee无线网络，上位机和下位机以及下位机之间通过Zigbee无线网络连接，所述Zigbee无线网络由上位机的Zigbee主机发起，下位机的Zigbee路由自动连接入网，Zigbee主机和Zigbee路由通过串口与微处理器相连，所述外部网络为移动通讯网络，客户端与上位机之间通过移动通讯网络连接。3.根据权利要求1所述的多节点水族箱饲养环境监测管理系统，其特征在于:所述下位机的数据监测模块包括但不限于水温监测、PH值监测、红外监测、光强监测、溶氧量监测、盐分监测，根据不同节点下位机养殖鱼群的种类，通过按键对环境参数进行一键设定。4.根据权利要求1所述的多节点水族箱饲养环境监测管理系统，其特征在于:所述下位机的外设控制模块包括但不限于以继电器为控制方式的换氧设备、缓释PH设备、加热设备、制冷设备、投食设备、照明设备、水...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晋军，刘伟民，谷雨，邵珠业，常胜江，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12