基于射频RF技术的鱼塘溶解氧无线监控系统的探讨

　　RF(Radio Frequency)专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波，电磁波可由其频率表述为：KHz(千赫)，MHz(兆赫)及GHz(千兆赫);其频率范围为VLF(极低频)也即10-30KHz至EHF(极高频)也即30-300GHz。RF(射频)技术被广泛应用于多种领域，如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。

　　为了提高水产养殖技术的自动化水平，避免由于溶解氧含量过低而导致的鱼类死亡，减轻渔民的劳动强度,降低水产养殖的成本，本文开发研制了鱼塘溶解氧自动监控系统。该系统可实时监控鱼塘中水的含氧量，控制增氧机工作状态，能实现自动开机、关机，超限声光报警和通过手机短信通知业主等功能使鱼塘中水的含氧量的上下限保持在设定范围内：整个系统利用RF射频技术实现无线传输数据，有效地提高了鱼类的安全性。

　　1 系统的硬件构成

　　系统的结构框图和主从机方案如图1和图2所示。系统主要组成部分包括：溶解氧传感器、信号调理单元、AVR单片机、无线射频模块(RF模块)、GSM(global system for mobile communications)模块以及液晶屏等。系统的硬件部分主要完成信号调理和信号采集。整个硬件电路以ATmega128 AVR单片机为控制核心。

　　通信方式采用主从结构，整个系统有一个主站，多个从站。主站与从站之间采用无线射频方式进行通信，这样，相对于每个鱼塘都设置一个GSM模块来说可以节省大量资金。而主站和业主之间采用GSM网进行通信，只要是GSM网覆盖的范围都能进行通信，这样既扩大了通信范围和空间，又保证了通信质量。

　　1.1 从站的硬件设计

　　本系统使用瑞士Hamilton公司的溶解氧电极检测鱼塘中水的含氧量，它广泛应用于水、废水、游泳池和鱼塘，该电极有一个内置的22 kΩ的温度补偿电阻，极化和反应时间极短，可以精确地检测到水中的含氧量。传感器输出的溶解氧和温度送人德国PISCO变送器，变送器可以输出4～20 mA的标准信号。把这个标准信号接入一定的电阻和电容后，转化为0～5 V电压信号，这样就可以送入单片机进行A/D转换了。

　　ATmega128 AVR单片机是由美国ATMEL公司研制开发的，具有增强型Flash的RISC精简指令集高速8位单片机。AVR单片机废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法;采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指令周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行。在从站中的AVR单片机接收标准的0～5 V信号，利用片内的12位A/D转换器做A/D转换，并把转换的结果与设定值进行比较，启停增氧机;通过射频模块把检测到的信号传给主站。