一种鱼类资源监测系统论文和设计-明华

全文摘要

本申请涉及一种鱼类资源监测系统，通过采用NB‑IOT通讯模块降低了系统的无线通讯的功率；功耗低，太阳能电源的使用时间更长。信号强，利用多覆盖基站以及高增益天线，能够实现信号强度的最大化，成本低，NB通讯模组相对于2G通讯设备成本更低；通过对太阳能电源电压的监控，在环境变化时，导致太阳能电源的从放电的周期异常变化，电压会低于设计值，通过检测，发现异常后，及时切断传感器单元的供电，降低功耗，并发送报警信息，便于检测终端的进行及时回收利用；计时单元计时计时结束后，控制提示单元发出提示声音，方便人员及时发现。

主设计要求

1.一种鱼类资源监测系统，其特征在于，包括可编程逻辑器件、传感器单元和太阳能电源，可编程逻辑器件连接有NB-IOT通讯模块、电压检测单元、提示单元、计时单元、继电器单元和A\/D转换模块；传感器单元的信号输出端连接于所述A\/D转换模块的输入端；太阳能电源通过继电器分别向传感器单元中的传感器提供工作电源；所述传感器单元还用于向继电器单元和可编程逻辑器件供电；所述电压检测单元用于检测太阳能电源的电压，发出太阳能电源低电压信号；所述可编程逻辑器件用于接收太阳能电源低电压信号，发出计时信号和关断信号，并控制NB-IOT通讯模块发出报警信号；所述继电器单元接收到关断信号，切断传感器的供电；所述计时单元接收计时信号，计时完成后，发出耗尽报警信号；所述可编程逻辑器件接收耗尽报警信号，控制提示单元发出提示声音。

设计方案

所述传感器单元还用于向继电器单元和可编程逻辑器件供电；所述电压检测单元用于检测太阳能电源的电压，发出太阳能电源低电压信号；

所述可编程逻辑器件用于接收太阳能电源低电压信号，发出计时信号和关断信号，并控制NB-IOT通讯模块发出报警信号；所述继电器单元接收到关断信号，切断传感器的供电；

所述计时单元接收计时信号，计时完成后，发出耗尽报警信号；所述可编程逻辑器件接收耗尽报警信号，控制提示单元发出提示声音。

2.如权利要求1所述的一种鱼类资源监测系统，其特征在于，所述可编程逻辑器件还包括液晶显示、系统服务器和智能终端，液晶显示连接于所述可编程逻辑器件，系统服务器连接于NB-IOT通讯模块，系统服务器通过4G网络连接智能终端；智能终端通过系统服务发送发声信号，可编程逻辑器件通过NB-IOT通讯模块接收发生信号，控制提示单元发出提示声音。

3.如权利要求1所述的一种鱼类资源监测系统，其特征在于，所述传感器单元包括PH检查传感器、CO2浓度传感器和溶解氧传感器。

4.如权利要求1所述的一种鱼类资源监测系统，其特征在于，所述太阳能电源包括太阳能光伏板P1和储能电池P2，光伏板P1的正向端通过二极管D4连接于储能电池P2的正极，储能电池P2的正极还分别通过第一支路、第二支路和第三支路连接储能电池P2的负极；第一支路上依次串联有电阻R14和电位计R15，第二支路上串联有稳压管D5，第三支路上串联有电容C4。

5.如权利要求4所述的一种鱼类资源监测系统，其特征在于，电压检测单元包括比较电路和隔离电路，比较电路包括比较器U2，比较器U2的正向端连接有电阻R8和电阻R10，电阻R10的另一端接地，电阻R8的另一端连接于储能电池P2的正极，比较器U2的负向端连接有电阻R7，电阻R7的另一端连接于所述电位计R15的调节端，比较器U2的输出端连接于所述隔离电路的输入端，隔离电路的输出端连接于可编程逻辑器件U1的IO口。

6.如权利要求5所述的一种鱼类资源监测系统，其特征在于，隔离电路包括光电隔离器U3A，光电隔离器U3A的正向输入端通过电阻R11连接于比较器U2的输出端，光电隔离器U3A的负向输入端接地，光电隔离器U3A的正向输出端通过电阻R12连接于稳压管D5的正向端，光电隔离器U3A的负向输出端接地；光电隔离器U3A的正向输出端还连接于可编程逻辑器件U1的IO口。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及鱼类养殖技术领域，具体涉及一种鱼类资源监测系统。

背景技术

目前针对鱼类资源的保护措施包括：修建过鱼设施、人工增殖放流和人工增殖放流。

过鱼设施为鱼类通过拦河闸坝抵达产卵或培育场所设置的结构物和机械设置。按鱼类洄游特性分为溯河洄游过鱼设施和降河洄游过鱼设施两类。有鱼道、鱼闸、升鱼机和集鱼船等形式。鱼类人工增殖放流是补偿水电开发造成鱼类资源衰退、保护珍稀濒危鱼类种群延续以及补充经济鱼类资源的一种重要手段，是目前常采用的保护受水电工程影响鱼类的一种实践措施。建立鱼类保护区是减少人类活动、缓解鱼类资源衰退和优化水生生态的有效可行方式。为保护鱼类种质资源及其生存环境，应在具有较高经济价值和遗传育种价值的鱼类种质资源生长繁育区内，依法划定给予特殊保护和管理的水域、滩涂及其毗邻的岛礁、陆域。

对鱼类种质资源生长繁育区的监控，需要投放相应的检测终端相应的检测终端进行数据的采集，检测终端是独立的设备，在通常的气候条件的情况下，检测终端的使用能够达到设计寿命；在反厄尔尼诺等现象的情况下，检测终端太阳能电池长期不能充电，需要及时的对检测终端进行回收再利用。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种鱼类资源监测系统，解决了鱼类资源监测系统中低功耗和电池异常的报警提示问题。为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种鱼类资源监测系统，包括可编程逻辑器件、传感器单元和太阳能电源，可编程逻辑器件连接有NB-IOT通讯模块、电压检测单元、提示单元、计时单元、继电器单元和A\/D转换模块；传感器单元的信号输出端连接于所述A\/D转换模块的输入端；太阳能电源通过继电器分别向传感器单元中的传感器提供工作电源；所述传感器单元还用于向继电器单元和可编程逻辑器件供电；所述电压检测单元用于检测太阳能电源的电压，发出太阳能电源低电压信号；所述可编程逻辑器件用于接收太阳能电源低电压信号，发出计时信号和关断信号，并控制NB-IOT通讯模块发出报警信号；所述继电器单元接收到关断信号，切断传感器的供电；所述计时单元接收计时信号，计时完成后，发出耗尽报警信号；所述可编程逻辑器件接收耗尽报警信号，控制提示单元发出提示声音。

进一步的，所述可编程逻辑器件还包括液晶显示、系统服务器和智能终端，液晶显示连接于所述可编程逻辑器件，系统服务器连接于NB-IOT通讯模块，系统服务器通过4G网络连接智能终端；智能终端通过系统服务发送发声信号，可编程逻辑器件通过NB-IOT通讯模块接收发生信号，控制提示单元发出提示声音。

进一步的，所述传感器单元包括PH检查传感器、CO2浓度传感器和溶解氧传感器。

进一步的，所述太阳能电源包括太阳能光伏板P1和储能电池P2，光伏板P1的正向端通过二极管D4连接于储能电池P2的正极，储能电池P2的正极还分别通过第一支路、第二支路和第三支路连接储能电池P2的负极；第一支路上依次串联有电阻R14和电位计R15，第二支路上串联有稳压管D5，第三支路上串联有电容C4。

进一步的，电压检测单元包括比较电路和隔离电路，比较电路包括比较器U2，比较器U2的正向端连接有电阻R8和电阻R10，电阻R10的另一端接地，电阻R8的另一端连接于储能电池P2的正极，比较器U2的负向端连接有电阻R7，电阻R7的另一端连接于所述电位计R15的调节端，比较器U2的输出端连接于所述隔离电路的输入端，隔离电路的输出端连接于可编程逻辑器件U1的IO口。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1.本申请的方案中，通过采用NB-IOT通讯模块降低了系统的无线通讯的功率；功耗低，太阳能电源的使用时间更长。信号强，利用多覆盖基站以及高增益天线，能够实现信号强度的最大化，成本低，NB通讯模组相对于2G通讯设备成本更低；通过对太阳能电源电压的监控，在环境变化时，导致太阳能电源的从放电的周期异常变化，电压会低于设计值，通过检测，发现异常后，及时切断传感器单元的供电，降低功耗，并发送报警信息，便于检测终端的进行及时回收利用；计时单元计时计时结束后，控制提示单元发出提示声音，方便人员及时发现。

2.通过移动终端对提示单元发声的控制，更有效的控制发声次数，降低了回收过程中的消耗功率。

3.电压检测单元和太阳能电源的结构简单，便于降低增加新功能的功率消耗。

附图说明

图1为本申请的结构框图；

图2为本申请中电压检测单元和太阳能电源的电路原理图；

图3为提示单元的电路原理图；

图4为NB-IOT通讯模块图；

图5为SIM卡电路图。

具体实施方式

现结合附图对方案做进一步的说明。

实施列1

如图1-5所示：一种鱼类资源监测系统，包括可编程逻辑器件、传感器单元和太阳能电源，可编程逻辑器件连接有NB-IOT通讯模块、电压检测单元、提示单元、计时单元、继电器单元和A\/D转换模块；传感器单元的信号输出端连接于所述A\/D转换模块的输入端；太阳能电源通过继电器分别向传感器单元中的传感器提供工作电源；所述传感器单元还用于向继电器单元和可编程逻辑器件供电；所述电压检测单元用于检测太阳能电源的电压，发出太阳能电源低电压信号；所述可编程逻辑器件用于接收太阳能电源低电压信号，发出计时信号和关断信号，并控制NB-IOT通讯模块发出报警信号；所述继电器单元接收到关断信号，切断传感器的供电；所述计时单元接收计时信号，计时完成后，发出耗尽报警信号；所述可编程逻辑器件接收耗尽报警信号，控制提示单元发出提示声音。计时单元选用PCF8563相应电路。PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟\/日历芯片。PCF8563的多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时服务。

进一步的，所述可编程逻辑器件还包括液晶显示、系统服务器和智能终端，液晶显示连接于所述可编程逻辑器件，系统服务器连接于NB-IOT通讯模块，系统服务器通过4G网络连接智能终端；智能终端通过系统服务发送发声信号，可编程逻辑器件通过NB-IOT通讯模块接收发生信号，控制提示单元发出提示声音。液晶显示用于现场的数据信息的查看和现有程序的导入监控。智能终端为手机，手机和系统服务器之间互联为现有技术，直接使用。

进一步的，所述传感器单元包括PH检查传感器、CO2浓度传感器和溶解氧传感器。

进一步的，所述太阳能电源包括太阳能光伏板P1和储能电池P2，光伏板P1的正向端通过二极管D4连接于储能电池P2的正极，储能电池P2的正极还分别通过第一支路、第二支路和第三支路连接储能电池P2的负极；第一支路上依次串联有电阻R14和电位计R15，第二支路上串联有稳压管D5，第三支路上串联有电容C4。电位计R15的设计方便对不同的比较器做出电压微调。稳压管D5和电容C4保证储能电池P2正常工作时的电压可靠性。

进一步的，隔离电路包括光电隔离器U3A，光电隔离器U3A的正向输入端通过电阻R11连接于比较器U2的输出端，光电隔离器U3A的负向输入端接地，光电隔离器U3A的正向输出端通过电阻R12连接于稳压管D5的正向端，光电隔离器U3A的负向输出端接地；光电隔离器U3A的正向输出端还连接于可编程逻辑器件U1的IO口。电路原理为：比较器U2选用TLV3702IP，低功耗的双路比较器，根据需求，设置分压电阻R8、R10、R7、R14的大小，这是自适应设置，当比较器U2的负向端低于正向端的电压时，输出高电平，光电隔离器U3A导通，给可编程逻辑器件U1的IO口一个低电平的计时信号和关断信号，可编程逻辑器件U1输出IO口给继电器单元的线圈断电，太阳能电源停止对传感器供电；可编程逻辑器件U1控制计时单元进行计时，计时完成时间内，工作人员通过手机发出发生单元的控制信号，方便工作人员在检测终端附近时，有效的进行提示；在计时完成时间完成后，发出低电平信号即为耗尽报警信号，这时可编程逻辑器件U1控制发声单元一直发声，对电池一直放电，对电池进行深度放电，对电池进行深度放电恢复尝试。保证电池的充电过程自动恢复。

实施例2

在实施例1的基础上，可编程逻辑器件U1的电源端依次通过电阻R16和二极管D6连接储能电池P2的正极，可编程逻辑器件U14脚连接于溶解氧传感器的供电继电器K1的线圈，溶解氧传感器的电源端通过供电继电器K1主电回路后连接储能电池P2的正极。发声单元包括蜂鸣器LS1，蜂鸣器LS1的上连接晶体管Q1，晶体管Q1的基极通过电阻20连接可编程逻辑器件U1的IO输出口，晶体管Q1的集电极连接于储能电池P2的正极。SIM接口电路的VREG SIM端、SIM RST端和SIMCLK端依次连接于NB-IoT通讯模块的USIM-VDD端、USIM-RST端和USIM-CLK端；SIM接口电路的数据SIM DATA端连接于NB-IoT通讯模块USIM-DATA端。

可编程逻辑器件U1上还连接有GPS模块。GPS模块用于大范围定位检测终端的大致位置。发声单元，用于小范围定位。GPS模块和A\/D转换模块为本领域人员的常规选择实现。本系统可以为确定鱼类资源的集群特征，指导确定集鱼、拦鱼系统的工作位置以及评估集运鱼系统和拦鱼系统提供数据支撑。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

设计图

一种鱼类资源监测系统论文和设计

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设计说明书

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