董 清，賈 愷

（1.陜西理工大學(xué)數(shù)計學(xué)院，漢中 723000 ：2.漢中市種子管理站，漢中 723000）

1 魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，已經(jīng)有許多國內(nèi)外生產(chǎn)廠商研發(fā)設(shè)計了一些水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要基于傳統(tǒng)的單片機或ARM板技術(shù)，水產(chǎn)養(yǎng)殖戶在實際使用這些水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)時會遇到以下問題：基于傳統(tǒng)單片機或ARM 板技術(shù)開發(fā)的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，一般需要為其提供穩(wěn)定的交流電源才能持續(xù)地工作。這就需要水產(chǎn)養(yǎng)殖戶在魚塘附近搭建一個機房或辦公室，對于中小型水產(chǎn)養(yǎng)殖戶而言，這種水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的使用成本過高，難以采用。

2 系統(tǒng)目標(biāo)

（1）通過云計算及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，允許用戶在手機上實時監(jiān)控魚塘的環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度）及水質(zhì)數(shù)據(jù)（水溫、透明度、酸堿度、溶氧度），從而能夠隨時隨地了解魚塘水質(zhì)狀況。（2）通過最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計出低成本、低功耗的魚塘水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點，無需任何外接電源或WiFi 網(wǎng)絡(luò)，能在田間野外長時間獨立工作，從而具有較高的實用價值。

3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

為達(dá)到本系統(tǒng)成本低廉、可用性高、實用性強的目標(biāo)，本系統(tǒng)綜合應(yīng)用多種平臺和技術(shù)進行整體架構(gòu)的設(shè)計（如下圖所示）。系統(tǒng)由4個部分構(gòu)成：水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點采用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計開發(fā)，負(fù)責(zé)采集魚塘環(huán)境水質(zhì)數(shù)據(jù)并發(fā)送給云服務(wù)端存儲。遠(yuǎn)程監(jiān)控手機端采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計開發(fā)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖戶提供圖形化的操作界面實時展示魚塘環(huán)境水質(zhì)變化狀況，并能夠主動報警提示用戶。系統(tǒng)管理Web 端采用最新的Web 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計開發(fā)，為系統(tǒng)管理員提供操作界面維護整個系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。云服務(wù)端采用主流的云計算平臺技術(shù)，對外提供一組網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口（API），內(nèi)部利用云計算平臺的各種資源實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理和數(shù)據(jù)存儲。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點設(shè)計

水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點是一個軟硬件緊密集成的嵌入式設(shè)備，硬件層包含以下4個主要模塊：微控制器提供基本的計算資源和設(shè)備管理，水質(zhì)傳感器采集水質(zhì)數(shù)據(jù)信號發(fā)送給微控制器，4G 通信模塊提供穩(wěn)定可靠的Internet連接，電源模塊通過AA 電池為節(jié)點供電。軟件層包含以下4個主要模塊：驅(qū)動程序提供各個硬件模塊的基本控制方式，引導(dǎo)程序用于加電時加載需要的軟件模塊到內(nèi)存中。數(shù)據(jù)采集模塊獲取水質(zhì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)并進行初步整理和處理，對于有效的水質(zhì)數(shù)據(jù)則交給數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，由數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將水質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)端存儲。

5 基于移動互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控手機端設(shè)計

為方便水產(chǎn)養(yǎng)殖戶對魚塘環(huán)境水質(zhì)的監(jiān)控，在本系統(tǒng)中采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了遠(yuǎn)程監(jiān)控手機端應(yīng)用（手機App 或微信小程序）。水產(chǎn)養(yǎng)殖戶可足不出戶，通過手機就能隨時隨地了解自己魚塘的環(huán)境及水質(zhì)狀況，當(dāng)魚塘環(huán)境和水質(zhì)有劇烈變化時手機上還可立即收到報警提示以便及時采取應(yīng)對措施，從而極大地提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的日常管理效率。

6 結(jié)束語

文中針對眾多中小型水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的實際需求，設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的魚塘水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)成本低廉、實用性強和可用性高，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖的日常管理效率和產(chǎn)量。