一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统，该系统的联网节点包括与微控制器相连的被置于养殖水体的溶解氧传感器、酸碱度传感器和水温传感器，与所述微控制相连的被置于养殖现场环境的大气压力传感器、风向传感器和太阳辐射传感器，与所述微控制相连的用于控制水产养殖现场的增氧机、投饵机和水泵，所述微控制器采用精简的嵌入式TCP/IP协议栈uIP，支持IPv6通信，所述的微控制器通过对养殖水质的溶解氧、酸碱度、水温参数，以及气象参数的分析和处理后，输出养殖设备控制指令，同时对通信数据的TCP/IP数据包进行处理，实现对联网节点的远程数据采集、远程控制、远程监测及远程管理的数字化水产养殖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于渔业水产养殖
，特别涉及一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统。
技术介绍
现有的涉及水产养殖的数字化系统是由水质与环境信息采集网络、中继调控节点网络和数据处理平台等组成。水质与环境信息采集网络，由传感器、变送模块、数据处理模块、通信模块等组成。传感器通过对环境和水质参数(pH、溶解氧、0RP、盐度、光照、温度等)探测后，数据经变送处理，输出到模拟(4-20mA)或数字(RS485)接口转换，通过有线(RS485、CAN等)或无线(SigBee、Wi-Fi)网络，输送到局域网。中继调控节点网络，利用配电中继控制和现场网络，对象设备进行集中或分散控制。调控节点采用有线(RS485、CAN等)或无线(SigBee、Wi-Fi)通信构成网络。数据处理和网络系统平台，通过有线或无线方式、基于因特网的TCP/IP协议与无线汇聚节点通信，实时获取无线网络数据，提供值班人员实时水质指标。无线汇聚节点的多模式通信，集成ZigBee、CAN、以太网，GSM/GPRS等通信模块，支持ZigBee、TCP/IP、PPP、现场总线等的并发并存。在现有系统中，有线或无线的RS485、CAN、SigBee、Wi-Fi等现场通信协议，构成现场局域网，然后经网关的汇聚和信号转换后，连接到Internet (IPv4)。网关采用替代选择，提供非IP协议网络连接到IP网络，网管要多协议转换网关，将这些网络互联，形成多部署模型。在协议转换过程中，一些协议被IP加密，而其他协议则被翻译。其中涉及的网关会 产生三个主要缺陷网关固有的复杂性，以及灵活性和可扩展的缺失，以及IPv4地址空间的耗尽。I.固有的复杂性的产生原因是，多协议转换是复杂语言转换机制，两种网络协议间转换语义有时不可能的。由于网关破坏了双方的原有网络模型不同的路由构架，协议转换受局限。此外，网关的管理和故障检查困难。如3个网络协议之间通信，要6种协议转换，对系统的管理和故障解决造成很大困难。2.灵活性和扩展性的缺失的问题是，由于未来的创新应用，对于养殖数字化系统，可发展性和扩展性对网络是必需。协议转换网关已成网络扩展的瓶颈。网关故障，经常影响网络总体的扩展性和稳定性。横跨多通信技术的因特网构架，在物联网在节点和网络方面，对节点资源限制小。IP构架为现有的网络、应用和服务提供互通性，满足前述要求。3.关于IPv4地址空间的耗尽问题,依据区域Internet注册机构的预测，IPv4的32位地址空间地址将在2012年分发完毕。目前，尽管采取了缓和策略推迟IPv4地址的耗尽，但IPv4地址池枯竭却是无法改变的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统，以解决现有水产养殖数字化网络存在的互联困难。本专利技术的技术方案是，一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统,该系统的联网节点包括与微控制器相连的被置于养殖水体的溶解氧传感器、酸碱度传感器和水温传感器，与所述微控制相连的被置于养殖现场环境的大气压力传感器、风向传感器和太阳辐射传感器，与所述微控制相连的用于控制水产养殖现场的增氧机、投饵机和水泵，所述微控制器采用精简的嵌入式TCP/IP协议栈uIP，支持IPv6通信，UlP协议栈对处理驱动器送来的数据包，用输入函数处理，并将数据传递给应用程序，对应用程序的数据发送响应，由输出处理对该响应进行处理发送，UlP协议栈通过网络接口层，把数据包传到IEEE802. 11无线传输设备的网络层，对数据进行Wi-Fi封包格式的转换，通过无线网络联网，所述的微控制器通过对养殖水质的溶解氧、酸碱度、水温参数，以及气象参数的分析和处理后，输出养殖设备控制指令，同时对通信数据的TCP/IP数据包进行处理，实现对联网节点的远程数据采集、远程控制、远程监测及远程管理的数字化水产养殖。·本专利技术的水产养殖智能节点采用IP架构和协议，具有互通性、一个发展中的通用架构、架构的稳定性和普遍性、可扩展性和痕迹小等优点。附图说明图I是本专利技术实施例中系统联网节点组成原理示意图。图2是本专利技术实施例中联网节点硬件实现原理示意图。具体实施例方式本专利技术系统的联网节点包括的嵌入式MCU用于专门的水产养殖应用程序，其功能是通过对溶解氧、酸碱度、水温等养殖水质，以及气象参数的分析和处理后，输出养殖设备的I/o控制指令以及对通信数据的TCP/IP处理。如图I所示，系统的数据采集模块通过单总线和I2C总线，采集水产养殖现场的溶解氧传感器、酸碱度传感器、水温传感器、大气压力传感器、风向传感器、太阳辐射传感器等数据，提供给MCU。由输入/输出(I/O)模块连接继电器，进行智能化控制水产养殖现场的增氧机、投饵机、水泵等养殖设备。微控制器(MCU)的UlP处理uIP是嵌入式系统的IP协议栈，实现IP、TCP等网络层和传输层协议，支持IPv6通信。uIP协议栈对处理驱动器送来的数据包，用输入函数处理，并将数据传递给应用程序。对应用程序的数据发送响应，由输出处理对该响应进行处理发送。uIP协议栈通过网络接口层，把数据包传到IEEE802. 11无线传输设备的网络层，对数据进行Wi-Fi封包格式的转换，通过无线网络联网。通过精简的TCP/IP协议栈uIP，低成本网络接入，在数字化水产养殖中，对节点进行远程数据采集、远程控制、远程监测及远程管理。如图2所示,联网节点硬件包括I. I.通信设备通信设备为网络节点提供通信能力，是带有天线的无线收发器。系统通信设备选用TI的SimpleLink Wi-Fi CC3000模块的高度集成的Wi-Fi模块。CC3000是配套的无线解决方案，提供完整的平台解决方案，嵌入式Wi-Fi和驱动程序、堆栈、和客户端的网络软件，简化网络连接的过程。CC3000内置WiFi独立的解决方案易于实现Internet连接，函数例程，包含了接口程序，主机驱动程序，TCP/IP协议。CC3000芯片采用偶极天线，适用工况温度-40° —85° C范围和稳定的Wi-Fi互操作性，特别适用于自动化、监控、网络应用等，是水产养殖数字化系统的低成本/低功耗嵌入式应用无线通信的理想方案。I. 2.微控制器采用适用于物联网节点的微控制器Texas MSP430，通过管脚与通信设备、传感器和制动器数据接口、电源等连接。软件通过微控制器提供的机制与外设以串口或串行总线的形式通信。运行软件，使设备实现物联网功能。MSP430单片机是16位超低功耗、有精简指令集的混合信号处理器，片内资源丰富。具有较多的I/o端口 ； 10/12位硬件A/D转换器满足数据采集应用；I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；有汇编语言和C语言方便高效的开发环境。嵌入式系统中，TCP/IP协议为数据采集和数据传输。UlP TCP/IP栈是免费源代 码的小型TCP/IP协议栈，专为8位和16位MCU编写。MSP430单片机硬件平台上移植嵌入uIP,完成uIP协议栈的解释和执行，实现终端设备到接入I nternet。Wi-Fi控制芯片CC3000实现遵循I EEE802. 11协议接入无线Wi-Fi网络，最后通过接口实现终端设备接入Internet 网。在水产养殖数字化系统中，该方案成本低、运行稳定可靠、传输速度快、开发周期短，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IPv6的水产养殖智能节点的物联系统，其特征在于，该系统的联网节点包括与微控制器相连的被置于养殖水体的溶解氧传感器、酸碱度传感器和水温传感器，与所述微控制相连的被置于养殖现场环境的大气压力传感器、风向传感器和太阳辐射传感器，与所述微控制相连的用于控制水产养殖现场的增氧机、投饵机和水泵，所述微控制器采用精简的嵌入式TCP/IP协议栈uIP，支持IPv6通信，uIP协议栈对处理驱动器送来的数据包，用输入函数处理，并将数据传递给应用程序，对应用程序的数据发送响应，由输出处理对该响应进行处理发送，uIP协议栈通过网络接口层，把数据包传到IEEE802.11无线传输设备的网络层，对数据进行Wi?Fi封包格式的转换，通过无线网络联网，所述的微控制器通过对养殖水质的溶解氧、酸碱度、水温参数，以及气象参数的分析和处理后，输出养殖设备控制指令，同时对通信数据的TCP/IP数据包进行处理，实现对联网节点的远程数据采集、远程控制、远程监测及远程管理的数字化水产养殖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗雷，汤涛林，刘世晶，唐荣，陈军，王鹏祥，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，
类型：发明
国别省市：