专利名称：水质在线预测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水产养殖技术领域，尤其涉及一种水质在线预测系统。
背景技术：
水产养殖水体是水生动植物赖以生存必需的条件。不仅各水质参数之间存在相互影响，而且各水质参数易受气象参数的影响，因此，在对水质参数预测时必须考虑各种参数的影响。快速、准确的水质参数预测对防范水质恶化，提高水产品质量和水产品健康养殖、 推进渔业信息现代化中将发挥重要的作用。目前常用的水质自动监测预测系统中硬件以在线式自动分析仪器为核心，预测方法采用多项式回归、数理统计法、灰色系统理论法、神经网络模型法、水质模拟模型法等方法，该系统对水质预测取得了一定成效，但在应用过程中仍存在一些问题没有充分考虑水质各参数及气象参数的相互影响，监测的参数少，缺乏对水质变化进行全天候长时间的监控预测，且预测方法存在非线性、不确定性、高维数、易陷入局部极小点等不足，严重降低了其应用效果。

实用新型内容(一 )要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是提供一种可实现对水产养殖领域水质多参数的精确预测，并可实现对所预测数据进行实时、自动和远程监测的水质预测系统。( 二 )技术方案为解决上述问题，本实用新型提供了一种水质在线预测系统，该系统包括参数采集节点，采集水质以及气象参数，并将处理后的数据传送至路由中继节点；路由中继节点， 接收所述参数采集节点发送的数据，并将其传送至无线汇聚节点；无线汇聚节点，汇聚并转发所述路由中继节传送的数据；云处理预测平台，对所述无线汇聚节点传送的数据进行在线处理并将处理后的数据存储后传送至现场控制中心；现场控制中心，接收所述云处理预测平台传送的数据，对接收到的数据进行实时传送、显示、查询、存储以及下载；远程监控中心，接收所述现场控制中心传送的数据，并对接收到的数据进行远程监控。其中，所述参数采集节点进一步包括水质参数采集节点，采集水质参数，并对所采集的数据进行处理；气象参数采集节点，采集气象参数，并对所采集的数据进行处理；电源管理器，与所述水质参数采集节点、气象参数采集节点、以及无线控制器均相连；太阳能板，与所述电源管理器相连；蓄电池，与所述电源管理器相连；无线控制器，通过RS485接口与所述水质参数采集节点以及所述气象参数采集节点均相连。其中，所述水质参数采集节点进一步包括水质传感器单元，采集水质参数，并对所采集的数据进行处理，与所述电源管理器以及所述无线控制器均相连；所述气象参数采集节点进一步包括气象传感器单元，采集气象参数，并对所采集的数据进行处理，与所述电源管理器以及所述无线控制器均相连。[0010]其中，所述水质传感器单元进一步包括智能溶解氧传感器、智能水位传感器、 智能电导率传感器、智能水温传感器、智能酸碱度传感器、智能浊度传感器、以及分别于上述传感器一一对应连接的六个智能变送器接口模块STIM，所述六个智能变送器接口模块 STIM均与所述电源管理器相连，且分别通过所述RS485接口与所述无线控制器相连。其中，所述气象传感器单元进一步包括智能气温传感器、智能降雨量传感器、智能太阳辐射传感器、智能风速传感器、智能气压传感器以及与上述五个传感器一一对应连接的五个智能变送器接口模块STIM，所述五个智能变送器接口模块STIM均与所述电源管理器相连，且分别通过所述RS485接口与所述无线控制器相连。其中，所述云处理预测平台进一步包括计算服务器，对所述无线汇聚节点传送的数据进行在线处理；存储服务器，对所述计算服务器处理后的数据进行存储。其中，所述云处理预测平台通过网络将处理后的数据传送至所述现场控制中心。其中，所述无线控制器进一步包括通用异步收发装置，与所述RS485接口相连； 电源控制器；串行外围设备接口 SPI ；无线通讯模块，与所述远程监控中心进行无线通讯。其中，所述无线控制器采用JENNIC公司的JN5121芯片。(三)有益效果与现有技术相比，本实用新型的系统具有以下优点(1)本系统采用低功耗设计，太阳能供电，环保经济；(2)本系统可实现对多种水质参数和气象参数连续在线监测；(3)利用LS-SVR预测模型可有效解决传统预测方法存在的问题，在对水质参数进行预测时充分考虑多元水质因子和气象因子的影响，预测的结果更接近实际测量值，精度更高更可靠。

图1为依照本实用新型一种实施方式的水质在线预测系统结构框图；图2为依照本实用新型一种实施方式的水质在线预测系统中的水质参数采集结构框图；图3为依照本实用新型一种实施方式的水质在线预测系统中的气象参数采集结构框图。
具体实施方式
本实用新型提出的水质在线预测系统，结合附图及实施例详细说明如下。如图1-3所示，依照本实用新型一种实施方式的水质在线预测系统包括参数采集节点，优选地，其进一步包括水质参数采集节点1以及气象采集节点2，水质采集节点 1用于采集水质参数，并对所采集的数据进行处理；气象参数采集节点2，用于采集气象参数，并对所采集的数据进行处理；路由中继节点3，用于接收水质参数采集节点1和气象参数采集节点2传输的经过处理的数据；无线汇聚节点4，用于汇聚和转发所述路由中继节点 3所传送的数据；云处理预测平台5，优选地，包括计算服务器6和存储服务器7，计算服务器6，用于对无线汇聚节点4所传输的数据进行在线处理；存储服务器7用于存储经计算服务器6所处理的数据。云处理预测平台5通过网络传输经处理后的数据；现场控制中心8，用于接收云处理预测平台5所传输的数据，并对所接收的数据进行实时显示、查询、存储和下载；远程监控中心9，用于接收现场控制中心8传输的数据，并对所接收的数据进行远程监控。其中，参数采集节点还包括太阳能板10、蓄电池11、电源管理器12、RS485接口和无线控制器13。太阳能板10和蓄电池11分别与电源管理器12连接，电源管理器12用于为水质参数采集节点1以及气象参数采集节点2提供激励电压，为无线控制器13提供电源， 水质参数采集节点1以及气象参数采集节点2均通过RS485接口与无线控制器13连接。水质参数采集节点1进一步包括水质传感器单元，包括采用RS485标准接口且具有自校准、自补偿和自诊断功能的智能溶解氧传感器14、智能水位传感器15、智能电导率传感器16、智能水温传感器17、智能酸碱度传感器18和智能浊度传感器19以及六个智能变送器接口模块STIM1、2、3、4、5、6，智能溶解氧传感器14、智能水位传感器15、智能电导率传感器16、智能水温传感器17、智能酸碱度传感器18和智能浊度传感器19与六个智能变送器接口模块STIM1、2、3、4、5、6形成一对一连接。气象参数采集节点2进一步包括气象传感器单元，包括采用RS485标准接口且具有自校准、自补偿和自诊断功能的智能气温传感器20、智能降雨量传感器21、智能太阳辐射传感器22、智能风速传感器23和智能气压传感器M以及五个智能变送器接口模块STIM I、II、III、IV、V，所述智能气温传感器20、智能降雨量传感器21、智能太阳辐射传感器22、 智能风速传感器23和智能气压传感器M与五个智能变送器接口模块STIM I、II、III、IV、 V形成一对一连接。其中，无线控制器13进一步包括通用异步收发装置，与所述RS485接口相连；电源控制器；串行外围设备接口 SPI ；无线通讯模块，与所述远程监控中心进行无线通讯。优选地，采用JENNIC公司的JN5121芯片。本实用新型基于最小二乘支持向量回归(LS-SVR)和无线传感网络(WSN)的水质在线预测控制系统的工作过程如下水质参数采集节点1和气象参数采集节点2将采集到的数据经路由中继节点3传送至无线汇聚节点4，无线汇聚节点4将接收到的数据传送至云处理预测平台5，计算服务器6将无线汇聚节点4所传输的数据进行在线处理，调用LS-SVR的水质预测程序，对水质参数进行在线实时精确预测、分析处理，经计算服务器6所处理的数据存储于存储服务器7 中，供现场控制中心8浏览或查询，现场控制中心8将接收到的数据传输至远程监控中心9， 从而实现对水质预测数据的远程监控。以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求1.一种水质在线预测系统，其特征在于，该系统包括参数采集节点，采集水质以及气象参数，并将处理后的数据传送至路由中继节点(3)； 路由中继节点(3)，接收所述参数采集节点发送的数据，并将其传送至无线汇聚节点⑷；无线汇聚节点G)，汇聚并转发所述路由中继节点( 传送的数据； 云处理预测平台(5)，对所述无线汇聚节点(4)传送的数据进行在线处理并将处理后的数据存储后传送至现场控制中心(8)；现场控制中心(8)，接收所述云处理预测平台( 传送的数据，对接收到的数据进行实时传送、显示、查询、存储以及下载；远程监控中心(9)，接收所述现场控制中心(8)传送的数据，并对接收到的数据进行远程监控。
2.如权利要求1所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述参数采集节点进一步包括水质参数采集节点(1)，采集水质参数，并对所采集的数据进行处理； 气象参数采集节点O)，采集气象参数，并对所采集的数据进行处理； 电源管理器(12)，与所述水质参数采集节点(1)、气象参数采集节点O)、以及无线控制器(13)均相连；太阳能板(10)，与所述电源管理器(12)相连； 蓄电池(11)，与所述电源管理器(12)相连；无线控制器(13)，通过RS485接口与所述水质参数采集节点(1)以及所述气象参数采集节点⑵均相连。
3.如权利要求2所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述水质参数采集节点(1) 进一步包括水质传感器单元，采集水质参数，并对所采集的数据进行处理，与所述电源管理器(12) 以及所述无线控制器(1 均相连；所述气象参数采集节点( 进一步包括气象传感器单元，采集气象参数，并对所采集的数据进行处理，与所述电源管理器(12) 以及所述无线控制器(1 均相连。
4.如权利要求3所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述水质传感器单元进一步包括智能溶解氧传感器、智能水位传感器、智能电导率传感器、智能水温传感器、智能酸碱度传感器、智能浊度传感器、以及分别于上述传感器一一对应连接的六个智能变送器接口模块STIM，所述六个智能变送器接口模块STIM均与所述电源管理器(1 相连，且分别通过所述RS485接口与所述无线控制器(1 相连。
5.如权利要求4所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述气象传感器单元进一步包括智能气温传感器、智能降雨量传感器、智能太阳辐射传感器、智能风速传感器、智能气压传感器以及与上述五个传感器一一对应连接的五个智能变送器接口模块STIM，所述五个智能变送器接口模块STIM均与所述电源管理器(1 相连，且分别通过所述RS485接口与所述无线控制器(13)相连。
6.如权利要求1所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述云处理预测平台(5)进一步包括计算服务器(6)，对所述无线汇聚节点(4)传送的数据进行在线处理； 存储服务器(7)，对所述计算服务器(6)处理后的数据进行存储。
7.如权利要求6所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述云处理预测平台(5)通过网络将处理后的数据传送至所述现场控制中心(8)。
8.如权利要求2所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述无线控制器(13)进一步包括通用异步收发装置，与所述RS485接口相连； 电源控制器； 串行外围设备接口 SPI;无线通讯模块，与所述远程监控中心进行无线通讯。
9.如权利要求2-5任一项所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述无线控制器 (13)采用JENNIC公司的JN5121芯片。
10.如权利要求7或8所述的水质在线预测系统，其特征在于，所述无线控制器(13)采用JENNIC公司的JN5121芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种水质在线预测系统，该系统包括参数采集节点，采集水质及气象参数，并将处理后的数据传送至路由中继节点(3)；路由中继节点(3)，接收参数采集节点发送的数据，并将其传送至无线汇聚节点(4)；无线汇聚节点(4)，汇聚并转发路由中继节点(3)传送的数据；云处理预测平台(5)，对接收的数据进行在线处理并将处理后的数据存储后传送至现场控制中心(8)；现场控制中心(8)，对接收到的数据进行实时传送、显示、查询、存储以及下载；远程监控中心(9)，对接收到的数据进行远程监控。本实用新型的系统可实现对水产养殖领域水质多参数的精确预测，并可实现对所预测数据进行实时、自动和远程监测。
文档编号G01N33/18GK202002923SQ20112003565
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月10日 优先权日2011年2月10日
发明者位耀光, 刘双印, 台海江, 孙亚宁, 徐龙琴, 李道亮 申请人:中国农业大学