(完整版)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案引言工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖具有穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、品質(zhì)好、耗水少等優(yōu)點，能有效檢測與控制養(yǎng)殖水中的各種環(huán)境參數(shù)，建立適于魚類生長的最佳環(huán)境。目前國內(nèi)外學者通過水產(chǎn)品生長營養(yǎng)需求的分析和研究，已得到了很多水產(chǎn)品營養(yǎng)需求的數(shù)據(jù)。國內(nèi)養(yǎng)殖場通常利用這些數(shù)據(jù)結(jié)合養(yǎng)殖經(jīng)驗來進行投喂決策,但是如何以最低成本實現(xiàn)最佳的投喂仍然是亟待解決的問題.分析國內(nèi)外學者在水產(chǎn)品智能化養(yǎng)殖方面的研究工作，本文基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，采用無線傳感器、RFID、智能化自動控制等先進的信息技術(shù)和管理方法對養(yǎng)殖環(huán)境、水質(zhì)、魚類生長狀況、藥物使用、廢水處理等進行全方位的管理和監(jiān)測。方法與過程基本原理系統(tǒng)總體硬件架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)智能化養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)主要有水質(zhì)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)測、遠程控制、短信通知等功能，該系統(tǒng)綜合利用電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對水產(chǎn)養(yǎng)殖各階段的水溫、pH值和溶氧量等各項基本參數(shù)進行實時監(jiān)測與預警，一旦發(fā)現(xiàn)問題，能及時自動處理或短信通知相關(guān)人員。通過一些控制措施來調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖的溶解氧、溫度、pH值和水位等養(yǎng)殖水質(zhì)的環(huán)境因子，同時根據(jù)水產(chǎn)品不同生長階段的需求制定出測控標準，通過對水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的實時檢測，將測得參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)（完整版）水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案定的標準參數(shù)進行比較后自動調(diào)整水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境各控制設(shè)備的狀態(tài)，以使各項環(huán)境因子符合既定要求。如圖2所示，本系統(tǒng)采取分散監(jiān)控、集中操作、分級管理的方法，硬件架構(gòu)主要包括3部分：信息采集模塊、信息處理模塊、輸出及控制模塊。AT1SH寓下安乞述控S-#售RH-^H出IJ怙恒恩采蓋戲玻證'trt^nf.H!J±加?kH^iiH刊曲削工肌曲纓咯自詢心般◎驚朋曲過薔東胚過淳oftsmstAT1SH寓下安乞述控S-#售RH-^H出IJ怙恒恩采蓋戲玻證'trt^nf.H!J±加?kH^iiH刊曲削工肌曲纓咯自詢心般◎驚朋曲過薔東胚過淳oftsmst「蟲韻曲邢補杠If網(wǎng)替報肅t救對累統(tǒng)圖2基「物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智憔化監(jiān)控系統(tǒng)迺件架構(gòu)圖S3gfftlK網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)頤智施化監(jiān)控索統(tǒng)信息流昭S3gfftlK網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)頤智施化監(jiān)控索統(tǒng)信息流昭信息采集模塊已有的水產(chǎn)品智能養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)都只是用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境進行監(jiān)控，而沒有結(jié)合之后水產(chǎn)品加工、運輸、銷售環(huán)節(jié)的一個追溯需求來對養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中水產(chǎn)品的魚種、用藥情況、飼料情況、患病情況進行記錄和做出相關(guān)的應(yīng)對措施?針對上述情況，系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)構(gòu)建一個信息集輸入模塊,使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和RFID系統(tǒng)互不干擾。由于ZigBee技術(shù)的諸多優(yōu)點，它與GPR組成的混搭型環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是目前比較流行和有發(fā)展?jié)摿Φ募軜?gòu)。在監(jiān)測現(xiàn)場，采集終端采用ZigBee技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)匯集于網(wǎng)關(guān)節(jié)點后

（完整版）水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案圖4信息呆來輸人棋床罐件笫溝133節(jié)點通過GPRS與服務(wù)器相連，將數(shù)據(jù)上傳到后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。信息采集輸入模塊的結(jié)構(gòu)如圖4圖4信息呆來輸人棋床罐件笫溝133節(jié)點HF1D「::舲信息處理模塊、輸出及控制模塊信息處理模塊是整個系統(tǒng)的智能中心。用戶無論是在現(xiàn)場還是在外地，都可以通過現(xiàn)場控制中心、遠程PC機控制或者通過短信和電話對現(xiàn)場做出控制，實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化和自動化。監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器是整個系統(tǒng)的控制中心，負責協(xié)調(diào)所有數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、發(fā)送收集命令、組網(wǎng)、接收來自網(wǎng)關(guān)的各種數(shù)據(jù)，其中包括匯聚節(jié)點的狀態(tài)、匯聚節(jié)點采集回來的數(shù)據(jù)等。服務(wù)器連上有公網(wǎng)靜態(tài)IP的丨nternet,與現(xiàn)場控制中心的PC機連，把收集到的數(shù)據(jù)導入PC機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，經(jīng)化控制系統(tǒng)處理后，給出相應(yīng)的控制信號。研究過程試驗主要是以羅非魚為試驗對象，試驗的養(yǎng)殖魚池規(guī)格為50m2的養(yǎng)殖魚池，魚池水深15m,大棚環(huán)境溫度為23?28°C?試驗分為2部分:①驗證ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集養(yǎng)殖環(huán)境因子的數(shù)據(jù)檢測和傳輸誤差是否滿足項目需要，即數(shù)據(jù)檢測和傳輸?shù)臏蚀_性。②驗證進行閉環(huán)控制后，各環(huán)境因子的變化范圍是否滿足項目需要，即控制精度問題。選擇試驗魚池中溶氧量數(shù)據(jù)為代表，進行數(shù)據(jù)檢測和傳輸誤差試（完整版）水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案驗.ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點和終端數(shù)據(jù)誤差均在±04mg/L范圍內(nèi)，表明無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)檢測和傳輸基本能夠滿足實際需要。養(yǎng)殖魚池環(huán)境因子參數(shù)設(shè)置為：溫度23°C、溶氧量7mg/L>

pH值75。水中溶氧量采用微孔曝氣式增氧機進行增氧，水溫由電磁閥引入熱水或冷水進行調(diào)節(jié)，pH值由系統(tǒng)控制pH值電磁閥來完成。數(shù)據(jù)表明，24h內(nèi)溫度誤差在±0?5°C范圍內(nèi)，溶氧量誤差在±0°3mg/L范圍內(nèi)，pH值誤差在±0。3范圍內(nèi)，閉環(huán)扌空制力度達到了設(shè)計目標，基本滿足實際項目的需要。在試驗魚池中分別布置了溫度傳感器、溶氧量傳感器和pH值傳感器各3個，匯聚節(jié)點1個，其中每個傳感器節(jié)點能以多跳自組織的方式將數(shù)據(jù)傳送到匯節(jié)點?試驗證實，系統(tǒng)測試中節(jié)點之間的通信距離可達到150m以上，系統(tǒng)啟動后10s內(nèi)可完成節(jié)點的綁定，形成自組織網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)將RFID與無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化監(jiān)控過程中，替代了傳統(tǒng)的經(jīng)驗?zāi)繙y法和固定點參數(shù)采集法。通過采集到的精確數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化養(yǎng)殖，通過智能化控制系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)自動化養(yǎng)殖。結(jié)果與分析當預先設(shè)定的采樣時間結(jié)束后，采樣數(shù)據(jù)在30s內(nèi)可傳輸完畢，而本系統(tǒng)設(shè)定匯聚節(jié)點每3min采集一次終端無線傳感器的數(shù)據(jù)，這里存在一定的延時性，所以在數(shù)據(jù)檢測試驗中，數(shù)據(jù)都滯后了3min，而且部分數(shù)據(jù)會受到系統(tǒng)的一些干擾，使得數(shù)據(jù)傳輸不可能100%的正確，不過試驗結(jié)果表明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)正確率在98%以上，能達到預期的要求。(完整版)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案在RFID系統(tǒng)方面，并沒有加入試驗部分，考慮到其數(shù)據(jù)并不會在傳輸過程中受到系統(tǒng)的干擾，而且項目并不需要它具有實時性，只需它具有完整性和準確性。結(jié)論通過與現(xiàn)有的水產(chǎn)品智能化養(yǎng)殖系統(tǒng)的對比研究，提出了適合水產(chǎn)養(yǎng)殖的基于RFID與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能控制系統(tǒng)架構(gòu)。該系統(tǒng)架構(gòu)通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，真正地實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖的智能化監(jiān)測與控制,滿足了水產(chǎn)養(yǎng)殖的及時監(jiān)控和自動調(diào)整其生態(tài)環(huán)境的要求,該模式可以廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè),并可以向其他農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)推廣。在提出水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的實際情況，以羅非魚為例，結(jié)合羅非魚智能高密度養(yǎng)殖的具體流程對監(jiān)控系統(tǒng)的實施方案進行了詳細分析,同時介紹了水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)的各功能模塊，根據(jù)水產(chǎn)品不同生長階段的需求制定出測控標準,通過對水產(chǎn)品養(yǎng)殖環(huán)境的實時監(jiān)測,將測得參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)定的標準參數(shù)進行比較后自動調(diào)整水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，試驗結(jié)果表明溫度誤差在土0°5°C范圍內(nèi)，溶氧量誤差在土0.3mg/L范圍內(nèi)，pH值誤差在±0。3范圍內(nèi)，系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的正確率在98%以上.參考文獻陳娜娜，周益明，徐海圣，等.基于ZigBee與GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境無線監(jiān)控統(tǒng)的設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011,30(3):108?110.郭連喜繆新穎單玉鵬-一分布式水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的一種設(shè)計?中國科技信息J].2OO6史兵，趙德安一-基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模化智能養(yǎng)殖系統(tǒng)?[J]農(nóng)業(yè)工程學報?2011。9陳剛，朱啟兵，楊慧中-一水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計J]?計算機與應(yīng)用化學?2013.10蓋之華，施連敏，王斐，郭翠珍——基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]?電腦知識與技術(shù)?2013李慧，劉星橋，李景，陸曉嵩，宦娟-一基于物聯(lián)網(wǎng)Android平臺的水產(chǎn)養(yǎng)殖遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J]農(nóng)業(yè)工程學報?2013。7（完整版）水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案劉星橋，孫玉坤，趙德安——工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]?東南大學學報董延昌，宋良圖，嚴曙一基于ZigBee和GPRS的智能漁業(yè)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)?儀表