作者 魏武 梁中华 胡冬清 岭南师范学院(湛江 524048)
魏武，男，广东湛江人，讲师，硕士研讨生，首要研讨方向为嵌入式开发及物联网技能。
摘要：因为水产饲养水域环境现状需求得到操控和改进，实时长途监控体系尤为必要。本体系使用嵌入式技能、4G通讯模块、服务器后台处理和物联网技能进行对水中溶解氧含量和温度的实时监控。本体系的关键技能是经过终端完成数据的收集、传输、存储和发布，并完成实时长途网页监控、手机长途操控设备启停等功能。该监控体系能够广泛使用于水产饲养业，还可拓宽更多传感器使用于现代农业生产。
0 导言
部分滨海或饲养业发达区域对水质环境要求较高，水域环境遭到不同程度污染，因而水质环境需求得到改进和操控，方能坚持饲养业可持续开展，特别是在水产资源非常丰厚和饲养规划巨大区域，在传统饲养业开展一起，面临着相关水产环境的损坏和对立等问题，溶解氧、温度等要素影响水产饲养环境，因而饲养业亟须引入实时监控体系以更好地针对水质环境进行信息反馈。
市面上呈现的产品例如溶氧仪测量器、饲养水质检测体系等，其首要问题是投入设备的生产成本较高，且人工操控缺少灵活性和显着低效率。因为大部分处于传统的监测方法和手动操控设备的阶段，而且未能进行实时数据的监测和长途操控水产饲养设备，参阅现有依据物联网的水产饲养监控体系对水质环境操控完成在线监测[1]，本体系着力于规划经过4G网络传输、在线网页显现数据，完成网页对水质环境实时发布、存储、传输，随时随地经过手机对设备做出操控。
1 体系全体规划
本体系由数据收集终端主操控器、传感器模块、通讯模块、设备操控模块和长途监控中心(包含服务器和手机客户端)组成。依据嵌入式Tiny6410主操控器，经过传感器收集数据并由通讯模块把数据传输到长途监控中心，长途监控中心能够对数据进行实时发布、存储及处理，手机客户端依据需求能够对设备进行长途操控，体系全体结构规划如图1所示。
2 硬件体系规划
2.1 数据收集和传输模块规划
数据收集和传输模块结构如图2所示，其包含Tiny6410主操控器、溶解氧传感器和4G通讯模块。溶解氧传感器通RS232串口衔接Tiny6410主操控器的串口COM2，其使命是向微处理器发送温度和溶解氧数据，ZSD3410
4G DTU经RS232串口衔接Tiny6410主操控器的串口COM3，其使命是传输微处理器的数据和发送操控指令给微处理器。
Tiny6410是一款以ARM11芯片为处理器的主操控器，集成了128 M/256 M DDR RAM，选用5
V供电，完成CPU必需的各种中心电压转化，包含了三个规范DB9五线串口，还能够经过2.0 mm距离的排针，引出丰厚的接口资源。
溶解氧传感器[2]支撑RS485/RS232和MODBUS协议，能够收集温度和溶解氧，输出十六进制数字量，传感器能完成主动温度补偿。其数据参数温度规模为0-50
℃，温度精度为±0.5 ℃，溶解氧精度为±5%。
设备操控模块模仿增氧泵驱动设备，装备Tiny6410的GPIO驱动，接纳Tiny6410的GPIO的信号或指令，以驱动设备。
ZSD3410 4G DTU支撑SIM卡，选用RS485/RS232串行接口，串口波特率为300-115200 bps，可装备，8位数据位。
3 软件规划
软件规划包含数据收集终端主操控器软件、服务器后台建立和监控中心软件三部分。
3.1 数据收集终端主操控器软件规划
数据收集终端主操控器是体系中心部件，首要使命有：①依据MODBUS协议，经过串口获取由溶解氧传感器收集的原始数据并对数据进行有用处理;②选用POST形式经过ZSD3410
4G DTU通讯模块将溶解氧数据发送到服务器。
3.2 服务器后台建立
①服务器是选用tomcat + spring + spring MVC +
Mybatis建立的，这套计划的原理：以Java写后台服务，选用spring+springMVC+Mybatis结构。
②SpringMVC别离了操控器、模型目标、分配器以及处理程序目标的人物，这种别离让它们更简单进行定制。设备经过POST恳求将数据上传到服务器，服务器将数据存储到数据库并使用Websocket实时加载到相应网页[3]。
3.3 监控中心软件规划
监控中心包含手机客户端、服务器端和长途设备客户端。手机客户端依据Qt编程，建立Android环境进行开发，使用C编写TCP服务器多线程程序[4]，Qt编程长途操控界面，手机客户端经过移动无线网络衔接服务器，服务器创立线程转发指令到长途设备客户端，完成手机客户端与长途设备客户端之间的通讯[5]。长途操控流程图如图3所示，手机操控界面如图4所示。
4 体系测验
图5为全体监控体系实物图，包含Tiny6410主操控器、溶解氧传感器、设备操控模块(模仿增氧泵)、通讯模块、监控界面和手机长途操控。图6为测验网页显现实时数据，显现详细时间、溶解氧浓度和水温。
体系测验剖析：
①数据通讯安稳，实时数据能够在线网页显现，安卓长途操控能够发动模仿增氧泵设备，不存在堵塞状况。实时数据显现，测验环境为规范大气压下，实验以自来水作为水产环境，某时间取得环境因子溶解氧和温度分别为7.61037
g/ml和24.613888
℃，经过长期的收集和数据处理，数据标明其与规范数据误差在0.5%左右，数据的准确度合理，一旦溶解氧低于正常参数设置水平，可经过长途操控发动模仿增氧泵设备，使溶解氧含量康复正常值。
②体系测验时，4G通讯模块有呈现掉线状况，经装备拨号脚本完成4G模块重连，重连安稳，重连的成功率为95%以上。
5 结语
本规划使用嵌入式技能、传感器技能、4G通讯技能及Qt安卓客户端开发技能等,完成溶解氧、温度等水产目标的实时监控，而且经过长途操控设备启停，能够大大提高水产饲养经济效益和减轻污染。
参阅文献：
[1]颜波,石平.依据物联网的水产饲养智能化监控体系[J].农业机械学报,2014,45(01):259-265.
[2]杨帅,孙亚伟,杨幸幸,王乐.荧光法测定海水溶解氧的可靠性剖析[J].海洋技能学报,2015,34(06):60-64.
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[4] 宋敬彬等编.Linux网络编程(第2版)[M].清华大学出版社,2014.
[5] 陆文周.Qt5开发及实例[M]. 电子工业出版社 , 2014.
[6] 金伟正.嵌入式Linux体系开发及使用教程[M]. 清华大学出版社，2017.
[7] 孙卫琴.Tomcat与Java Web开发技能详解(第2版)[M].北京：电子工业出版社，2009.
本文来源于《电子产品世界》2018年第12期第79页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
