设计与实施方案，设计主要由无线传感网络、上位机监测系统、移动终端监测系统共同搭建完成。系统通过传感器采集环境信息，利用无线传感网络将数据传输汇聚并发送给上位机服务器，移动终端远程访问服务器进行实时监测。
关键词：无线传感网络；CC2540；环境监测；传感器
鱼类培育监测系统是鱼类养殖者广泛使用的装置，主要用来创造适合鱼类生存的最佳条件，并根据鱼类品种不同调整日常环境参数[1]。市场上大部分性能较好的鱼类培育环境监测装置能够实现充氧、恒温、水循环、喂食、补光等功能，但多项任务需要人为主动控制。
1 系统总体设计
鱼类培育环境监测系统设计主要包括环境信息采集系统、从控制系统、设备控制系统、主控制系统、显示及报警系统4个部分。
所述环境信息采集系统、设备控制系统、显示及报警系统分别与从控制系统相连。环境信息采集系统设计中包括：AD转换单元、水位监测单元、温度监测单元、光照监测单元、氧含量监测单元、水质监测单元6个部分。设备控制系统主要负责控制鱼类培育环境中的注水、加温、降温、补光、加氧、过滤、投食等基本控制功能。显示及报警电路主要功能是实时显示鱼类培育环境的相关信息并在特殊情况发生时进行报警。主控制系统可根据矩阵按键单元进行信息的录入和调节，并通过无线传感网络分发命令、收集来自从控制系统的数据。
鱼类培育监测系统原理框如图1所示。
2 系统硬件设计
2.1 主控制系统
主控制系统核心微处理器采用Cortex-A9构架的Exynos 4412微处理器，四核版的Exynos 4412是双核版Exynos 4210的升级版，功耗却降低了60%，主频达到1.4 GHz，内存介质采用DDR3，运行速度可达到每秒2亿条指令，适用于手持式便携设备，如平板、手机等设备[2]。
2.2 从控制系统
无线传感网络系统设计中采用德州仪器的CC2540微处理器，该微处理器非常适合传感器应用及移动手持设备周边的低功率蓝牙解决方案，CC2540是真正的系统单晶片解决方案，结合德州仪器的协定堆叠、轮廓软体及应用支援，CC2540成为市场上最具有弹性及成本效益的单模式低功率蓝牙解决方案[3]。
2.3 传感器采集系统
环境采集系统设计中包括：直接采集和利用间接采集两个部分。直接采集部分是指水位监测功能，设计中采用超声波模块实现测距功能。间接采集部分包括光照、温度、氧含量、水质信息4个部分，通过AD转换电路将采集信息传递给从控制系统。从控制系统主要负责将采集的数据进行分析和处理，并通过无线传感网络将信息发送给主控系统。
系统硬件设计电路示意如图2所示。
3 系统软件设计
3.1 主控系统界面设计
系统界面设计采用QT 5.3开发工具实现，它是由QT Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架，QT是一种图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）工具包，该工具包涵盖了若干个基于图形用户界面的应用库，支持多种不同类型的操作系统，如Windows和Linux等，该图像工具提供大量编程接口，提高了系统可移植性[4]。
软件设计流程：（1）操作系统初始化，主要包括启动Linux操作系统的基本功能。（2）启动多线程任务，开始执行各种数据的调度和分析。（3）采集外界环境信息并进行显示。（4）等待传感网络终端节点的无线数据包，如接收到则更新并显示数据。
3.2 无线传感网络系统设计
无线传感网络系统设计是指设计协议栈底层程序，主要研究组网、接收、发送3个部分的内容。协议栈版本采用Zstack-CC2530-2.3.0-1.4.0 版本。
软件设计流程：（l）OSAL操作系统初始化，即初始化板载输入/输出（Input/Output，I/O）、硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）、介質访问控制（Media Access Control， MAC）层、检测电压等，启动操作系统进行各项任务轮询。（2）实现组网并将各项任务进行打包，利用用户任务进行外界环境信息的采集。（3）获取环境信息并组包，通过无线方式进行发送。
4 系统测试
在进行系统测试过程中采用无线传感网络进行通信，有效覆盖范围100 m2，主控制系统安放培育场所中间位置，其他从控制系统以主控系统为中心进行均匀排布即可。其他传感器安防在培育环境周边，经过测试可长时间稳定工作，并具备较好智能监测功能。
[参考文献]
[1]刘杨，李君兴.鱼类多样性监测系统设计[J].传感器与微系统，2014（5）：112-113.
[2]蔡志华，向宇坷，陈超，等.温室大棚自动控制系统设计[J].仪器仪表用2010（4）：29-31.
[3]张玲，李磊民，黄玉清.蓝牙无线传感器网络在谷仓监控中的应用[J].传感器与微系统，2008（5）：111-113.
[4]罗武胜，鲁琴，张勇.超宽带无线传感器网络MAC协议[J].计算机工程，2008（11）：108-110.