基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)在線(xiàn)監測系統設計
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2 硬件電路設計
2．1 水質(zhì)傳感器選型
以養殖用水為例，一般需要對水環(huán)境中的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項基本參數進(jìn)行監測。本系統選用北京聯(lián)創(chuàng )與中國農大開(kāi)發(fā)的、具有測溫和溫度補償功能的PH10、TS10、WL10、DO10四類(lèi)智能傳感器來(lái)對水的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項參數進(jìn)行監測。四類(lèi)傳感器均可通過(guò)RS485總線(xiàn)接收來(lái)自外部MCU的控制指令，然后返回測量原始值、溫度值、工程值等三個(gè)參數，因而可以大大簡(jiǎn)化感知層的設計工作。
2．2 CC2530節點(diǎn)的接口電路設計
本系統的ZigBee節點(diǎn)選用成都感智信息技術(shù)有限公司的CC2530節點(diǎn)，該類(lèi)節點(diǎn)帶有CC2591增益放大模塊，最遠通汛距離可達1 km。由于CC2530不支持RS485通訊，因而需要設計RS485轉3．3 V TTL電路，圖2所示就是CC2530無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)與RS485傳感器的接口電路。其中，5．0 V直流電壓主要為傳感器供電，3．3 V直流電壓為CC2530節點(diǎn)供電。通訊接口轉換芯片選擇MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530與RS485總線(xiàn)的隔離，R8、R9用于采樣電源電壓以便服務(wù)器端能實(shí)時(shí)判斷節點(diǎn)的供電情況，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等為RS485總線(xiàn)匹配電路。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/153581.htm
2．3 增氧機控制電路設計
系統中的增氧機控制電路如圖3所示，CC2530節點(diǎn)通過(guò)P0．1控制光耦T1，并驅動(dòng)Q1控制繼電器J1，從而控制增氧機電源的通斷，達到啟動(dòng)／停止增氧機的目的。
另外，還需要設計系統傳輸層無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，一般的傳輸層無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)應當內置有CC2530通信模塊、S3C2440控制器、MG323 GPRS通信模塊，并設計有存儲、電源管理，以及以太網(wǎng)接口。
3 軟件設計
本系統的軟件由感知層WSN軟件子系統、傳輸層ZigBee／GPRS軟件子系統和應用層水質(zhì)信息管理系統等三部分構成。
3．1 感知層WSN軟件子系統
感知層WSN軟件子系統是根據表1所示的通訊協(xié)議，基于ZigBee 2007Pro開(kāi)發(fā)的具有自組網(wǎng)功能的星型網(wǎng)絡(luò )。其中，幀類(lèi)型主要有節點(diǎn)入網(wǎng)、獲取網(wǎng)絡(luò )參數、獲取傳感器參數、調節水質(zhì)參數等。表1所列是系統的WSN數據幀格式。表2和表3所列是其水質(zhì)傳感器的通訊幀格式。只要在下行鏈路中下發(fā)指定格式的指令，便可通過(guò)上行鏈路獲取到如表3所列的返回數據，進(jìn)而提取出原始值、溫度值、工程值等參數。
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