基于物聯(lián)網(wǎng)的水質在線監(jiān)測系統(tǒng)設計
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2 硬件電路設計
2．1 水質傳感器選型
以養(yǎng)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(shù)進行監(jiān)測。本系統(tǒng)選用北京聯(lián)創(chuàng)與中國農(nóng)大開發(fā)的、具有測溫和溫度補償功能的PH10、TS10、WL10、DO10四類智能傳感器來對水的PH值、濁度、水位、溶氧量、溫度等五項參數(shù)進行監(jiān)測。四類傳感器均可通過RS485總線接收來自外部MCU的控制指令，然后返回測量原始值、溫度值、工程值等三個參數(shù)，因而可以大大簡化感知層的設計工作。
2．2 CC2530節(jié)點的接口電路設計
本系統(tǒng)的ZigBee節(jié)點選用成都感智信息技術有限公司的CC2530節(jié)點，該類節(jié)點帶有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無線節(jié)點與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(jié)點供電。通訊接口轉換芯片選擇MAXIM公司的MAX13487，光耦T1、T2用于CC2530與RS485總線的隔離，R8、R9用于采樣電源電壓以便服務器端能實時判斷節(jié)點的供電情況，R5、R6、R7、C5、C6、D1、D2、D3、L1、L2等為RS485總線匹配電路。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/153581.htm
2．3 增氧機控制電路設計
系統(tǒng)中的增氧機控制電路如圖3所示，CC2530節(jié)點通過P0．1控制光耦T1，并驅動Q1控制繼電器J1，從而控制增氧機電源的通斷，達到啟動／停止增氧機的目的。
另外，還需要設計系統(tǒng)傳輸層無線網(wǎng)關，一般的傳輸層無線網(wǎng)關應當內置有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(tǒng)的軟件由感知層WSN軟件子系統(tǒng)、傳輸層ZigBee／GPRS軟件子系統(tǒng)和應用層水質信息管理系統(tǒng)等三部分構成。
3．1 感知層WSN軟件子系統(tǒng)
感知層WSN軟件子系統(tǒng)是根據(jù)表1所示的通訊協(xié)議，基于ZigBee 2007Pro開發(fā)的具有自組網(wǎng)功能的星型網(wǎng)絡。其中，幀類型主要有節(jié)點入網(wǎng)、獲取網(wǎng)絡參數(shù)、獲取傳感器參數(shù)、調節(jié)水質參數(shù)等。表1所列是系統(tǒng)的WSN數(shù)據(jù)幀格式。表2和表3所列是其水質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，便可通過上行鏈路獲取到如表3所列的返回數(shù)據(jù)，進而提取出原始值、溫度值、工程值等參數(shù)。
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