水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)

1.一種水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：
參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，采集水質(zhì)以及氣象參數(shù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送至路由中繼節(jié)點(diǎn)(3)；
路由中繼節(jié)點(diǎn)(3)，接收所述參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其傳送至無線匯聚節(jié)點(diǎn)(4)；
無線匯聚節(jié)點(diǎn)(4)，匯聚并轉(zhuǎn)發(fā)所述路由中繼節(jié)點(diǎn)(3)傳送的數(shù)據(jù)；
云處理預(yù)測平臺(5)，對所述無線匯聚節(jié)點(diǎn)(4)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理并將處理后的數(shù)據(jù)存儲后傳送至現(xiàn)場控制中心(8)；
現(xiàn)場控制中心(8)，接收所述云處理預(yù)測平臺(5)傳送的數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時傳送、顯示、查詢、存儲以及下載；
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心(9)，接收所述現(xiàn)場控制中心(8)傳送的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括：
水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(1)，采集水質(zhì)參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(2)，采集氣象參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
電源管理器(12)，與所述水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(1)、氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(2)、以及無線控制器(13)均相連；
太陽能板(10)，與所述電源管理器(12)相連；
蓄電池(11)，與所述電源管理器(12)相連；
無線控制器(13)，通過RS485接口與所述水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(1)以及所述氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(2)均相連。
3.如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(1)進(jìn)一步包括：
水質(zhì)傳感器單元，采集水質(zhì)參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與所述電源管理器(12)以及所述無線控制器(13)均相連；
所述氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)(2)進(jìn)一步包括：
氣象傳感器單元，采集氣象參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與所述電源管理器(12)以及所述無線控制器(13)均相連。
4.如權(quán)利要求3所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)傳感器單元進(jìn)一步包括：
智能溶解氧傳感器、智能水位傳感器、智能電導(dǎo)率傳感器、智能水溫傳感器、智能酸堿度傳感器、智能濁度傳感器、以及分別于上述傳感器一一對應(yīng)連接的六個智能變送器接口模塊STIM，所述六個智能變送器接口模塊STIM均與所述電源管理器(12)相連，且分別通過所述RS485接口與所述無線控制器(13)相連。
5.如權(quán)利要求4所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象傳感器單元進(jìn)一步包括：
智能氣溫傳感器、智能降雨量傳感器、智能太陽輻射傳感器、智能風(fēng)速傳感器、智能氣壓傳感器以及與上述五個傳感器一一對應(yīng)連接的五個智能變送器接口模塊STIM，所述五個智能變送器接口模塊STIM均與所述電源管理器(12)相連，且分別通過所述RS485接口與所述無線控制器(13)相連。
6.如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述云處理預(yù)測平臺(5)進(jìn)一步包括：
計算服務(wù)器(6)，對所述無線匯聚節(jié)點(diǎn)(4)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理；
存儲服務(wù)器(7)，對所述計算服務(wù)器(6)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
7.如權(quán)利要求6所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 云處理預(yù)測平臺(5)通過網(wǎng)絡(luò)將處理后的數(shù)據(jù)傳送至所述現(xiàn)場控制中心(8)。
8.如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制器(13)進(jìn)一步包括：
通用異步收發(fā)裝置，與所述RS485接口相連；
電源控制器；
串行外圍設(shè)備接口SPI；
無線通訊模塊，與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線通訊。
9.如權(quán)利要求2-5任一項所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制器(13)采用JENNIC公司的JN5121芯片。
10.如權(quán)利要求7或8所述的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制器(13)采用JENNIC公司的JN5121芯片。

水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng) \n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本實(shí)用新型涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)。 背景技術(shù)\n[0002] 水產(chǎn)養(yǎng)殖水體是水生動植物賴以生存必需的條件。不僅各水質(zhì)參數(shù)之間存在相互影響，而且各水質(zhì)參數(shù)易受氣象參數(shù)的影響，因此，在對水質(zhì)參數(shù)預(yù)測時必須考慮各種參數(shù)的影響。快速、準(zhǔn)確的水質(zhì)參數(shù)預(yù)測對防范水質(zhì)惡化，提高水產(chǎn)品質(zhì)量和水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖、推進(jìn)漁業(yè)信息現(xiàn)代化中將發(fā)揮重要的作用。 \n[0003] 目前常用的水質(zhì)自動監(jiān)測預(yù)測系統(tǒng)中硬件以在線式自動分析儀器為核心，預(yù)測方法采用多項式回歸、數(shù)理統(tǒng)計法、灰色系統(tǒng)理論法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、水質(zhì)模擬模型法等方法，該系統(tǒng)對水質(zhì)預(yù)測取得了一定成效，但在應(yīng)用過程中仍存在一些問題：沒有充分考慮水質(zhì)各參數(shù)及氣象參數(shù)的相互影響，監(jiān)測的參數(shù)少，缺乏對水質(zhì)變化進(jìn)行全天候長時間的監(jiān)控預(yù)測，且預(yù)測方法存在非線性、不確定性、高維數(shù)、易陷入局部極小點(diǎn)等不足，嚴(yán)重降低了其應(yīng)用效果。 \n實(shí)用新型內(nèi)容\n[0004] (一)要解決的技術(shù)問題 \n[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種可實(shí)現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域水質(zhì)多參數(shù)的精確預(yù)測，并可實(shí)現(xiàn)對所預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時、自動和遠(yuǎn)程監(jiān)測的水質(zhì)預(yù)測系統(tǒng)。 [0006] (二)技術(shù)方案 \n[0007] 為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，采集水質(zhì)以及氣象參數(shù)，并將處理后的數(shù) 據(jù)傳送至路由中繼節(jié)點(diǎn)；路由中繼節(jié)點(diǎn)，接收所述參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其傳送至無線匯聚節(jié)點(diǎn)；無線匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚并轉(zhuǎn)發(fā)所述路由中繼節(jié)傳送的數(shù)據(jù)；云處理預(yù)測平臺，對所述無線匯聚節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理并將處理后的數(shù)據(jù)存儲后傳送至現(xiàn)場控制中心；現(xiàn)場控制中心，接收所述云處理預(yù)測平臺傳送的數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時傳送、顯示、查詢、存儲以及下載；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，接收所述現(xiàn)場控制中心傳送的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 [0008] 其中，所述參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括：水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，采集水質(zhì)參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，采集氣象參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；電源管理器，與所述水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、以及無線控制器均相連；太陽能板，與所述電源管理器相連；蓄電池，與所述電源管理器相連；無線控制器，通過RS485接口與所述水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)以及所述氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)均相連。 \n[0009] 其中，所述水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括：水質(zhì)傳感器單元，采集水質(zhì)參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與所述電源管理器以及所述無線控制器均相連；所述氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括：氣象傳感器單元，采集氣象參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與所述電源管理器以及所述無線控制器均相連。 \n[0010] 其中，所述水質(zhì)傳感器單元進(jìn)一步包括：智能溶解氧傳感器、智能水位傳感器、智能電導(dǎo)率傳感器、智能水溫傳感器、智能酸堿度傳感器、智能濁度傳感器、以及分別于上述傳感器一一對應(yīng)連接的六個智能變送器接口模塊STIM，所述六個智能變送器接口模塊STIM均與所述電源管理器相連，且分別通過所述RS485接口與所述無線控制器相連。 [0011] 其中，所述氣象傳感器單元進(jìn)一步包括：智能氣溫傳感器、智能 降雨量傳感器、智能太陽輻射傳感器、智能風(fēng)速傳感器、智能氣壓傳感器以及與上述五個傳感器一一對應(yīng)連接的五個智能變送器接口模塊STIM，所述五個智能變送器接口模塊STIM均與所述電源管理器相連，且分別通過所述RS485接口與所述無線控制器相連。 \n[0012] 其中，所述云處理預(yù)測平臺進(jìn)一步包括：計算服務(wù)器，對所述無線匯聚節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線處理；存儲服務(wù)器，對所述計算服務(wù)器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。 [0013] 其中，所述云處理預(yù)測平臺通過網(wǎng)絡(luò)將處理后的數(shù)據(jù)傳送至所述現(xiàn)場控制中心。 [0014] 其中，所述無線控制器進(jìn)一步包括：通用異步收發(fā)裝置，與所述RS485接口相連；\n電源控制器；串行外圍設(shè)備接口SPI；無線通訊模塊，與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線通訊。 [0015] 其中，所述無線控制器采用JENNIC公司的JN5121芯片。 \n[0016] (三)有益效果 \n[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： \n[0018] (1)本系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計，太陽能供電，環(huán)保經(jīng)濟(jì)； \n[0019] (2)本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對多種水質(zhì)參數(shù)和氣象參數(shù)連續(xù)在線監(jiān)測； \n[0020] (3)利用LS-SVR預(yù)測模型可有效解決傳統(tǒng)預(yù)測方法存在的問題，在對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測時充分考慮多元水質(zhì)因子和氣象因子的影響，預(yù)測的結(jié)果更接近實(shí)際測量值，精度更高更可靠。 \n附圖說明\n[0021] 圖1為依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； [0022] 圖2為依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)中的水質(zhì)參數(shù)采集結(jié)構(gòu)框圖； \n[0023] 圖3為依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)中的氣象參數(shù)采集結(jié)構(gòu)框圖。 \n具體實(shí)施方式\n[0024] 本實(shí)用新型提出的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下。 [0025] 如圖1-3所示，依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的水質(zhì)在線預(yù)測系統(tǒng)包括：參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)，優(yōu)選地，其進(jìn)一步包括：水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1以及氣象采集節(jié)點(diǎn)2，水質(zhì)采集節(jié)點(diǎn)\n1用于采集水質(zhì)參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2，用于采集氣象參數(shù)，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；路由中繼節(jié)點(diǎn)3，用于接收水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1和氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2傳輸?shù)慕?jīng)過處理的數(shù)據(jù)；無線匯聚節(jié)點(diǎn)4，用于匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)所述路由中繼節(jié)點(diǎn)\n3所傳送的數(shù)據(jù)；云處理預(yù)測平臺5，優(yōu)選地，包括計算服務(wù)器6和存儲服務(wù)器7，計算服務(wù)器6，用于對無線匯聚節(jié)點(diǎn)4所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行在線處理；存儲服務(wù)器7用于存儲經(jīng)計算服務(wù)器6所處理的數(shù)據(jù)。云處理預(yù)測平臺5通過網(wǎng)絡(luò)傳輸經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)；現(xiàn)場控制中心8，用于接收云處理預(yù)測平臺5所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示、查詢、存儲和下載；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心9，用于接收現(xiàn)場控制中心8傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 \n[0026] 其中，參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)還包括太陽能板10、蓄電池11、電源管理器12、RS485接口和無線控制器13。太陽能板10和蓄電池11分別與電源管理器12連接，電源管理器12用于為水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1以及氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2提供激勵電壓，為無線控制器13提供電源，水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1以及氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2均通過RS485接口與無線控制器13連接。 [0027] 水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1進(jìn)一步包括水質(zhì)傳感器單元，包括采用RS485標(biāo)準(zhǔn)接口且具有自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償和自診斷功能的智能溶解氧傳感器14、智能水位傳感器15、智能電導(dǎo)率傳感器16、智能水溫傳感器17、智能酸堿度傳感器18和智能濁度傳感器19以及六個智能變送器接口模塊STIM1、2、3、4、5、6，智能溶解氧傳感器14、智能 水位傳感器15、智能電導(dǎo)率傳感器16、智能水溫傳感器17、智能酸堿度傳感器18和智能濁度傳感器19與六個智能變送器接口模塊STIM1、2、3、4、5、6形成一對一連接。 \n[0028] 氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2進(jìn)一步包括氣象傳感器單元，包括采用RS485標(biāo)準(zhǔn)接口且具有自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償和自診斷功能的智能氣溫傳感器20、智能降雨量傳感器21、智能太陽輻射傳感器22、智能風(fēng)速傳感器23和智能氣壓傳感器24以及五個智能變送器接口模塊STIM I、II、III、IV、V，所述智能氣溫傳感器20、智能降雨量傳感器21、智能太陽輻射傳感器22、智能風(fēng)速傳感器23和智能氣壓傳感器24與五個智能變送器接口模塊STIM I、II、III、IV、V形成一對一連接。 \n[0029] 其中，無線控制器13進(jìn)一步包括：通用異步收發(fā)裝置，與所述RS485接口相連；電源控制器；串行外圍設(shè)備接口SPI；無線通訊模塊，與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行無線通訊。優(yōu)選地，采用JENNIC公司的JN5121芯片。 \n[0030] 本實(shí)用新型基于最小二乘支持向量回歸(LS-SVR)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)的水質(zhì)在線預(yù)測控制系統(tǒng)的工作過程如下： \n[0031] 水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)1和氣象參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)2將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)路由中繼節(jié)點(diǎn)3傳送至無線匯聚節(jié)點(diǎn)4，無線匯聚節(jié)點(diǎn)4將接收到的數(shù)據(jù)傳送至云處理預(yù)測平臺5，計算服務(wù)器6將無線匯聚節(jié)點(diǎn)4所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行在線處理，調(diào)用LS-SVR的水質(zhì)預(yù)測程序，對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時精確預(yù)測、分析處理，經(jīng)計算服務(wù)器6所處理的數(shù)據(jù)存儲于存儲服務(wù)器7中，供現(xiàn)場控制中心8瀏覽或查詢，現(xiàn)場控制中心8將接收到的數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心9，從而實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)預(yù)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 \n[0032] 以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范 圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。