一种溶解氧传感器接口中间件

本发明属于水产养殖物联网技术领域，特别是指一种溶解氧传感器接口中间件。

背景技术：

我国是水产养殖大国，养殖产量已经超过了全球总产量的70％。水产养殖作为我国农业生产的重要组成部分，在推动我国农业经济发展、提高人民生活水平等方面扮演着重要的角色。水是水产养殖中重要的一环，对养殖水体的水质进行监测十分重要。随着物联网技术不断进步，现有技术利用各类传感器来监测养殖水体的水温、溶解氧、ph、氨、氮、亚硝酸盐等多个指标，特别是溶解氧，它是水产养殖中重要的水质环境因子，对水质、养殖动物的繁殖和生长至关重要。现有的溶解氧传感器主要可以分为化学型、电化学型和光学型三种。不同厂家、不同种类的溶解氧传感器接口不规范，互不兼容，如若本品牌溶解氧传感器探头损坏或老化，更换其他品牌的溶解氧传感器可能需要重建物联网系统，大幅增加了物联网系统的应用成本，制约了水产养殖物联网技术的推广与应用。如何克服现有的各种类、各品牌溶解氧传感器与水质监测物联网系统兼容性差的缺陷，是本发明致力于解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种溶解氧传感器接口中间件。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种溶解氧传感器接口中间件，包括：输入端接口、信号放大模块、模数转换模块、控制单元、无线wifi输出端和电源模块；

输入端接口用于接入溶解氧传感器输出的模拟信号；

信号放大模块用于将输入端接收到的模拟信号进行放大；

模数转换模块用于将放大后的模拟信号转换成上位机可识别的数字信号；

无线wifi输出端用于实现网络连接；

电源模块用于供电；

输入端接口通过信号放大模块与模数转换模块连接，控制单元与模数转换模块、无线wifi输出端分别连接，电源模块与信号放大模块、模数转换模块、控制单元、无线wifi输出端分别连接。

优选的，输入端接口包括若干个信号接入口，每个信号接入口上均分别设有接入口开关。

进一步优选的，信号放大模块为rcv420的电流/电压转换电路。

进一步优选的，模数转换模块为ad7705模数转换器。

更为优选的，无线wifi输出端为esp8266wifi芯片。

最为优选的，控制单元为stm32f103c8t6控制芯片。

本发明可以对多种不同品牌、不同种类的溶解氧传感器的接口进行转换以实现接口统一，有效的解决了不同品牌溶解氧传感器与上位机不兼容的问题，具有结构模块化、通用性强、数据集成度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为本发明的连接示意图；

图4为本发明的主程序流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：一种溶解氧传感器接口中间件，包括：输入端接口、信号放大模块、模数转换模块、控制单元、无线wifi输出端和电源模块；

输入端接口用于接入溶解氧传感器接口，将溶解氧传感器发送的模拟信号传输给信号放大模块；输入端接口包括若干个信号接入口，每个信号接入口上均分别设有接入口开关；

信号放大模块优选rcv420芯片搭建的电流/电压转换电路(rcv420采用±12v双电源供电，电源去耦电容采用1μf钽电容，为避免其他电路引入的增益与共模抑制误差，去耦电容需要尽量靠近rcv420电源引脚；rcv420的2、5、13引脚接地，使其接地电阻为最小，以免形成地线回路引起转换误差。)，用于将收到的模拟信号(0-20ma)放大到模数转化模块的输入电压(0-5v)；

模数转换模块用于将放大后的模拟信号转换成上位机可识别的数字信号，优选ad7705模数转换器(ad7705的主要引脚及功能：两组模拟信号输入端ain1(+)、ain1(-)、ain2(+)、ain2(-)，分别可配置成单极性输入和差分输入。通信接口为片选端，低电平有效；din为串行数据输入端，dout为转换结果的串行数据输出端，sclk为串行移位脉冲，一般由控制芯片提供，为逻辑输出，高电平表示数据正在更新中，低电平表示ad转换结束可以读取数据。)；

控制单元，在溶解氧传感器接口集成模块系统中起到信息处理和产生各种操作控制信号转换、信号发送等作用，优选采用st公司的stm32f103c8t6芯片(stm32c8t6芯片是一个低功耗、高性能的32位单片机，2.0～3.6的宽电压供电范围，cpu工作频率最高可达72mhz，具有单周期的乘法指令和硬件除法，以及优先级可编程的中断系统，片内含64kb的可以反复擦写1000次的flash程序存储器和20kb的sram存储器。主要性能有：与51单片机产品兼容、全静态操作；三级加密程序存储器、32个可编程i/o口线、三个16个定时器/计数器、8个中断源、全双工uart串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、易编程。)；

无线wifi输出端用于实现整个系统的网络连接，优选esp8266wifi芯片，采用mqtt通信将上述数字信号通过esp8266wifi芯片发送至上位机(原水质监测系统)；wifi芯片esp8266连接单片机的方式非常方便，只需要连接上单片机的vcc、gnd、tx、rx、rst即可使用；esp8266的tx、rx两个引脚分别连接单片机(stm32f103c8t6)的pa3(rx)、pa2(tx)两个引脚；在通讯时双方统一传输的波特率，本系统数据传输设置的波特率为115200；

电源模块用于供电；

输入端接口通过信号放大模块与模数转换模块连接，控制单元与模数转换模块、无线wifi输出端分别连接，电源模块与信号放大模块、模数转换模块、控制单元、无线wifi输出端分别连接。

如图2和3所示：使用时，本发明通过信号接入口与不同品牌或不同种类的溶解氧传感器的接口连接并确定溶氧传感器的输出信号，之后通过信号转换电路对该信号进行处理转换(主要为对溶解氧传感器输出的模拟信号转换为可供上位机识别的数字信号)；由于本发明设有无线wifi输出端，因而可以通过wifi芯片接入互联网，运用通信手段将处理后的信号发送至原系统，与网络的后台服务器实现数据交互；最后，上位机(水质监测系统)通过互联网从后台服务器拿取相应的数据，实时对水中的溶解氧进行监控。

本发明中的多个信号进入接口可以与多个品牌、多种类型的溶解氧传感器连接，在系统架构不变的情况，可以达到与多品牌溶解氧传感器适配，实用性较高，设备集成成本低、设备体积小、供电要求低。

如图4所示为本发明的主程序流程图：本发明通电运行后便进行单片机的初始化，主要对单片机所用到的模块进行初始化。初始化完成后，先进行对adc的检测，看是否已经完成了模数的转换，若未完成，等待其完成；待模数转换完成后，检测系统是否连接网络，如果已经连入网络，则应用代码与mqtt服务器进行交互，将数据信号传输至mqtt服务器，并将数据信号存储在mqtt服务器待上位机(水质监测系统)订阅。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。