一、方案背景
 

　　以前的魚塘養(yǎng)殖戶們每天都要24小時看管魚塘，不僅要實時注意魚塘的水溫、光照、濕度等問題，更重要的是時刻掌握好魚塘水的溶氧值?，F(xiàn)在有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助，養(yǎng)殖戶可在家中可通過電腦了解魚塘的情況，不僅能測得具體數(shù)值，還能看到實時視頻，更重要的是，可以對在魚塘中的增援設(shè)備實現(xiàn)遠程操作，而不需要劃船到水中央去開關(guān)增氧設(shè)備，這為養(yǎng)殖戶提供了很大的便利。
 

　　二、系統(tǒng)組成
 

　　智能魚塘系統(tǒng)分為三個部分：監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸終端和視頻監(jiān)控終端、終端數(shù)據(jù)采集和攝像頭。
 

　　監(jiān)控中心包括WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及PC等，監(jiān)控平臺可以24小時不間斷采集現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，動態(tài)顯示魚塘溫度、PH值、含氧量等數(shù)據(jù)，自動形成報表以及當數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時自動發(fā)送短信報警,并且監(jiān)控中心可以實時查看現(xiàn)場視頻，另外養(yǎng)殖戶也可以通過Internet訪問監(jiān)控平臺實時查看相應(yīng)數(shù)據(jù)和視頻、或者控制換水、加氧等設(shè)備。
 

　　終端數(shù)據(jù)采集器包括溫度傳感器、含氧量傳感器、PH傳感器等，采集PH值、含氧量、溫度等數(shù)據(jù)發(fā)送給DTU，然后通過運營商網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心;同時監(jiān)控中心可發(fā)送指令到DTU，DTU再發(fā)送到換水、加氧等設(shè)備進行換水或者加氧。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備：鑒于采集器的接口和設(shè)備的工作環(huán)境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F2X14系列 DTU作為采集和傳輸設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，實現(xiàn)監(jiān)控中心對燃氣管網(wǎng)的無線遠程監(jiān)控。這里采用F2114(GPRS DTU)做數(shù)據(jù)傳輸終端，F(xiàn)2114是一種物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸終端，使用運營商網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線長距離數(shù)據(jù)傳輸,支持GPRS網(wǎng)絡(luò)，同時支持RS232和RS485(或RS422)接口，實現(xiàn)透明數(shù)據(jù)傳輸;低功耗設(shè)計，最低功耗小于1mA;提供5路I/0,可實現(xiàn)數(shù)字量輸入和輸出、脈沖輸出、模擬量輸入、脈沖計數(shù)等功能。
 

　　視頻監(jiān)控設(shè)備：采用F6933，F(xiàn)6933是四信公司自主研發(fā)的一款采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)視音頻監(jiān)控終端，具備8路視音頻編解碼、3G/4G/WIFI/有線LAN通信、GPS/北斗(可選)定位、本地超大容量數(shù)據(jù)安全存儲、硬盤減振保護等功能，并提供靈活的通道選擇及編碼方案。
 

　　三、系統(tǒng)拓撲
 

　　終端設(shè)備和監(jiān)控中心通信有兩種方式，一種是使用運營商公網(wǎng)，另一種是使用APN/VPDN專網(wǎng)。
 

　　3.1公網(wǎng)方案
 

　　網(wǎng)絡(luò)拓撲：

　　監(jiān)控中心用一個服務(wù)器組作為中心接收，中心采用ADSL等Internet公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP或者公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)。
 

　　1)中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心固定IP發(fā)起連接，運行可靠穩(wěn)定。
 

　　2)中心網(wǎng)公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)：監(jiān)控點先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再有DNS服務(wù)器連接到公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。這種方式優(yōu)勢在于可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP地址的費用，缺點是穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的解析速度和解析正確性。
 

　　3.2 專網(wǎng)方式
 

　　網(wǎng)絡(luò)拓撲：

　　VPDN/APN專線又稱為虛擬專用撥號網(wǎng)，是VPN業(yè)務(wù)的一種，是基于撥號用戶的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務(wù)。即以撥號接入方式上網(wǎng)，是利用IP網(wǎng)絡(luò)的承載功能結(jié)合相應(yīng)的認證和授權(quán)機制建立起來的安全的虛擬專用網(wǎng)，是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。根據(jù)運營商分類，電信是VPDN專線，移動、聯(lián)通是APN專線。
 

　　監(jiān)控中心通過一條APN專線接入移動公司GRPS網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)2114和F6933采用運營商專網(wǎng)卡，雙方都是私有固定IP地址，處于同一個局域網(wǎng)內(nèi)。數(shù)據(jù)傳輸終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中泄露。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時行，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點較多、實時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境，是在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
 

　　四、方案特點
 

　　4.1、穩(wěn)定性：采用工業(yè)級高性能處理器，能夠經(jīng)受長期的惡劣環(huán)境考驗，保證通信的順暢性;可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，有設(shè)備重撥功能，能夠確保設(shè)備永遠在線。
 

　　4.2、成本低：采用的是無線數(shù)據(jù)傳輸終端，無需進行網(wǎng)絡(luò)布線，設(shè)備安裝靈活，不受地理環(huán)境影響，單點設(shè)備價格便宜，減少布線問題降低成本。
 

　　4.3、靈活性和擴展性：采用標準的通信協(xié)議;同個時要求便于安裝施工、調(diào)試、運行、維護。
 

　　4.4、及時性：當數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常等情況，能夠及時通過GSM網(wǎng)絡(luò)向負責(zé)人手機發(fā)送短信告警，避免隱患。
 

　　4.5、便利性：管理人員無論在哪里，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)對魚塘進行視頻監(jiān)視，可以定時抓拍圖像或者錄像，可以通過遠程操作對魚塘進行科學(xué)管理。