董泽欣 杜选 刘昊 陈齐梁 张晓琳 余英健

摘要：传统水产养殖面临着自然资源占用高、环境污染、技术落后、育种效率低，养殖面积减少等一系列问题。随着“互联网+”概念的普及与应用，水产养殖也向智能化发展。该系统使用各种无线传感器形成一个ZigBee网络，借此可以对水产养殖环境的各类数据进行收集和显示;自动化改善调控养殖环境，智能投食、智能增氧、智能水位控制等;同时设计了安防系统，保障养殖环节安全可控。

关键词：“互联网+”;智慧水产;ZigBee网络;物联网;自动化

Abstract： Traditional aquaculture is faced with a series of problems such as excessive occupation of natural resources， environmental pollution， backward technology， low efficiency of aquaculture， and reduction of aquaculture area. With the popularization of the new concept of "Internet plus" and its application in depth ， intelligent aquaculture system design also began to use the Internet of things technology. The system uses various wireless sensing element to shape a Zigbee network to collect and display the aquaculture environment parameters. And to a certain extent automatically improve the regulation of farming environment： intelligent feeding， intelligent oxygenation， intelligent water level control， etc. The safety system is designed to ensure the safety and control of the breeding process. ZigBee network to collect and display the aquaculture environment parameters. And to a certain extent automatically improve the regulation of farming environment： intelligent feeding， intelligent oxygenation， intelligent water level control， etc. The safety system is designed to ensure the safety and control of the breeding process.

Key words： Internet plus; Intelligent aquatic; ZigBee network; The Internet of Things; automation

當前，我们国家水资源稀缺，而传统水产养殖这种生产方式过于依靠资源的消耗，对环境的破坏极为严重，与当前社会倡导的可循环经济和节约型社会和国家可持续发展战略理念不符，水产养殖应朝着工业化、设施化、生态化和有机化方向展开，智能水产养殖业必将成为水产业未来的主要形式。我国作为水产养殖大国，应紧跟时代步伐。在物联网热潮下，具备合理科学调控功能的智慧水产系统的推出将解决此类问题，实现稳定高效的生产，在传统产业形态上形成革命性的突破。

1 需求分析

我们的主要目标就是让鱼塘养殖系统化、专业化，为此我们设计开发了基于物联网嵌入式平台的智慧水产系统。具体来说，智慧水产系统需实现的功能如下：

1）在智能终端对鱼塘进行远程控制。

2）在鱼塘内实时收集并显示各类环境数据。

3）采用声光报警模块自动识别鱼塘内的各种突发事件，并及时报警。

2 总体设计

2.1 系统构架设计

该项目包括以下两个部分：硬件设备与软件部分。硬件部分由三种不同类型的传感器共同组成：采集类传感器、控制类传感器、安防类传感器[1]。软件部分指的是运行在智能手机终端的Android App。

系统总体设计思路主要是各种无线传感器通过Zigbee无线网络与协调器节点之间的交互，将采集到的信息利用协调器节点，使串口与网关进行通信，网关通过Internet接入互联网[2]，然后利用互联网将数据保存在云服务器中。系统功能是运行于智能移动设备上的 App或PC端的软件来实现整个系统的运作。图1为智慧水产系统的总体设计架构图。

2.1 ZigBee节点硬件设计

ZigBee节点硬件设计采用模块组合设计，包含了硬件基础传感器模块、无线通信模块，重要部分处理器模块和能源供应模块。

Zigbee节点的硬件设计集成电路主要通过利用TI公司的CC2530F256芯片实现无线通信模式方案。CC2530 结合了国际上技术领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能[3]。CC2530F256 结合了德州仪器的目前业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完善的ZigBee 解决方案。CC2530系统硬件电路包括稳压电源、时钟电路、复位电路等模块[4]等。