物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)綜述

1、物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)綜述一、海水養(yǎng)殖的分類(lèi)1.工廠化養(yǎng)魚(yú)是指運(yùn)用建筑、機(jī)電、化學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)等學(xué)科原理，對(duì)養(yǎng)魚(yú)生產(chǎn)實(shí)行半自動(dòng)或全自動(dòng)化管理，始終維持魚(yú)類(lèi)的最佳生理、生態(tài)環(huán)境，從而達(dá)到健康、快速生長(zhǎng)和最大限度提高單位水體魚(yú)產(chǎn)量和質(zhì)量，且不產(chǎn)生養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)外污染的一種高效養(yǎng)殖方式。 2.港塭養(yǎng)殖是利用沿海港汊或河口地帶的潮間帶灘涂，筑堤、蓄水、納苗進(jìn)行水生動(dòng)物粗養(yǎng)的一種養(yǎng)殖方式。港塭的類(lèi)型：1.天然盆地魚(yú)港2.人工魚(yú)港3.鹽田蓄水池作養(yǎng)魚(yú)港4.內(nèi)灣性魚(yú)港 3.海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖：在海水中設(shè)置以竹、木、合成纖維、金屬等材料等裝制成的一定形狀的箱體，將魚(yú)等放人其內(nèi)，投餌養(yǎng)殖的方式。 

2、;3.海水池塘養(yǎng)殖：在潮間帶或潮上帶，修建0.55hm左右的土池，潮差納入或機(jī)械抽入(或兩者兼而用之)海水或半咸水，放人人工捕撈的天然苗或人工培育的魚(yú)種，進(jìn)行半精養(yǎng)或精養(yǎng)的養(yǎng)殖方式。 二、水產(chǎn)養(yǎng)殖重要的水質(zhì)因子11、 pH值pH值(酸堿度)是池塘水質(zhì)的重要指標(biāo)，不僅直接影響?hù)~(yú)類(lèi)的生理活動(dòng)，而且還通過(guò)改變水體環(huán)境中其他理化及生物因子間接作用于魚(yú)類(lèi)。魚(yú)類(lèi)最適宜在pH值為7885的中性或微堿性水體中生長(zhǎng)，如果pH值低于6或高于10，就會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)造成危害。pH值過(guò)低，酸性水體容易致使魚(yú)類(lèi)感染寄生蟲(chóng)病，如纖毛蟲(chóng)病、鞭毛蟲(chóng)病。其次，水體中磷酸鹽溶解度受到影響，有機(jī)物分解率減慢，天然餌料的繁殖減

3、慢。再者，魚(yú)鰓會(huì)受到腐蝕，魚(yú)血液酸性增強(qiáng)，利用氧的能力降低，盡管水體中的含氧量較高，還是會(huì)導(dǎo)致魚(yú)體缺氧浮頭，魚(yú)的活動(dòng)力減弱，對(duì)餌料的利用率大大降低，影響?hù)~(yú)類(lèi)正常生長(zhǎng)。pH值過(guò)高會(huì)增大氨的毒性，同時(shí)給藍(lán)綠藻水華產(chǎn)生提供了條件，pH值過(guò)高也可能腐蝕魚(yú)類(lèi)鰓部組織，引起大批死亡。2、 氨氮氨氮對(duì)水生動(dòng)物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害為：攝食降低，生長(zhǎng)減慢，組織損傷，降低氧在組織問(wèn)的輸送，魚(yú)和蝦均需要與水體進(jìn)行離子交換(鈉，鈣等)，氨氮過(guò)高會(huì)增加鰓的通透性，損害鰓的離子交換功能，使水生生物長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)，增加動(dòng)物對(duì)疾病的易感性，降低生長(zhǎng)速度，降低生殖能力，減少懷卵量，降低卵的存活力，延遲產(chǎn)卵

4、繁殖。急性氨氮中毒危害為：水生生物表現(xiàn)為亢奮、在水中喪失平衡、抽搐，嚴(yán)重者甚至死亡。3、亞硝酸鹽當(dāng)水體中亞硝酸鹽含量過(guò)高時(shí)，亞硝酸鹽通過(guò)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的鰓部進(jìn)入血液，血液中運(yùn)輸氧氣的血紅蛋白與亞硝酸鹽結(jié)合變成不能運(yùn)輸氧氣的高鐵血紅蛋白，鰓部組織的分泌物出現(xiàn)應(yīng)激性增加，如果養(yǎng)殖水體長(zhǎng)時(shí)間維持高濃度的亞硝酸鹽，則水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物將出現(xiàn)鰓絲腫脹、黃鰓、爛鰓等癥狀。養(yǎng)殖水體中氨氮和亞硝酸鹽的積聚會(huì)導(dǎo)致水體中藻類(lèi)非正常死亡，引起水體溶氧急劇下降、有害氣體增多，有害細(xì)菌和條件致病菌大量滋生，造成魚(yú)、蝦、蟹等養(yǎng)殖動(dòng)物的體質(zhì)下降，抗應(yīng)激能力差，易導(dǎo)致各種病原菌的侵襲，造成養(yǎng)殖動(dòng)物疾病的大量暴發(fā)且難以控制。亞硝酸鹽還

5、可以與水體中溶解的胺類(lèi)物質(zhì)結(jié)合，形成具有強(qiáng)烈致癌作用的亞硝胺，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物機(jī)體造成直接的損害，如對(duì)蝦，其主要表現(xiàn)為：多數(shù)病蝦在池塘表面緩慢流動(dòng)或緊靠淺水岸邊，呈現(xiàn)空胃，觸動(dòng)時(shí)反應(yīng)遲鈍，尾部、足部和觸須略微發(fā)紅。剛蛻殼的軟蝦較容易中毒，蛻殼高峰期常出現(xiàn)急性死亡現(xiàn)象。4、硫化氫硫化氫有臭蛋味，具刺激、麻醉作用，對(duì)魚(yú)類(lèi)有很強(qiáng)的毒性。硫化氫在有氧條件下很不定，可通過(guò)化學(xué)或微生物作用轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。在底層水中有一定量的活性鐵，可被轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的硫或硫化鐵。水體中的硫化氫通過(guò)魚(yú)鰓表面和黏膜可很快被吸收，與組織中的鈉離子結(jié)合形成具有強(qiáng)烈刺激作用的硫化鈉，并還可與呼吸鏈末端的細(xì)胞色素氧化酶中的鐵相結(jié)合，使血紅素

6、量減少，血液?jiǎn)适лd氧能力，同時(shí)可使組織凝血性壞死，導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)呼吸困難，嚴(yán)重影響?hù)~(yú)類(lèi)的健康生長(zhǎng)，有的甚至大批量死亡。中毒魚(yú)類(lèi)的主要癥狀為鰓呈紫紅色，鰓蓋3胸鰭張開(kāi)，魚(yú)體失去光澤，漂浮在水面上。在缺氧條件下，硫化氫的來(lái)源途徑有二：一是含硫有機(jī)物經(jīng)過(guò)嫌氣細(xì)菌分解而成，二是水中硫酸鹽豐富，由于硫酸鹽還原細(xì)菌的作用，使硫酸鹽變成硫化物，在缺氧條件下進(jìn)一步生成硫化氫。5、水溫水溫直接影響水產(chǎn)動(dòng)物的體溫，而體溫直接影響著動(dòng)物體細(xì)胞的活動(dòng)及體內(nèi)參與代謝的酶的活力。因而水溫對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物具有極其重要的生物學(xué)意義。任何水產(chǎn)動(dòng)物都有極限耐受溫度范圍和最適生長(zhǎng)溫度范圍。如果要獲得最佳生產(chǎn)效益就要求養(yǎng)殖水溫控制在最適合生長(zhǎng)溫

7、度范圍內(nèi)。對(duì)許多養(yǎng)殖品種，在最適生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)，有可能達(dá)到相同的生長(zhǎng)速度。另外，魚(yú)類(lèi)疾病對(duì)水溫的變化是很敏感的，例如：水霉病在水溫低于4或高于25。C時(shí)就會(huì)受到抑制。傳染性造血組織壞死病在水溫高于15時(shí)，自然發(fā)病消失。6、溶解氧溶解氧是池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖最重要的一個(gè)水質(zhì)因子，決定了魚(yú)類(lèi)的生存、生長(zhǎng)、病害控制，影響池塘養(yǎng)殖密度和成活率，是提高魚(yú)塘產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，關(guān)系到池塘高密度養(yǎng)殖的成敗。以上為淡水養(yǎng)殖的幾個(gè)重要水質(zhì)因子，海水養(yǎng)殖的重要水質(zhì)因子與淡水養(yǎng)殖水質(zhì)因子類(lèi)似，具體請(qǐng)參見(jiàn)漁業(yè)水質(zhì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以上六個(gè)影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)參數(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)發(fā)展以前采用試劑或簡(jiǎn)單儀器測(cè)量方法，準(zhǔn)確性實(shí)時(shí)性均無(wú)法

8、保障，24 h監(jiān)測(cè)更無(wú)從談起。目前，上述參數(shù)都可以通過(guò)電極、光電傳感器等探頭24小時(shí)不間斷在線(xiàn)檢測(cè)，相關(guān)傳感器以進(jìn)口為主，主要生產(chǎn)廠家在德國(guó)、奧地利、加拿大、美國(guó)等國(guó)家。三、水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)1、基于GSM的溫度、PH、溶解氧測(cè)量的海水養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2本系統(tǒng)是與GSM 技術(shù)結(jié)合的監(jiān)測(cè)海水養(yǎng)殖的溫度、PH 值、含氧量的系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合了單片機(jī)技術(shù)、GSM 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制算法技術(shù)等。系統(tǒng)是根據(jù)無(wú)人值班要求設(shè)計(jì)，應(yīng)用成熟的GSM短信息技術(shù)，靈活方便，可靠廉價(jià)。管理員可以遠(yuǎn)程利用手機(jī)來(lái)查詢(xún)現(xiàn)場(chǎng)的溫度或PH等數(shù)據(jù)，靈活方便。當(dāng)其值超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的報(bào)警范圍時(shí)，還可以通過(guò)GSM短信將溫控儀的溫度值和

9、狀態(tài)定時(shí)發(fā)送給指定的手機(jī)上?？杉皶r(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)溫度、PH值以及含氧量等情況并有效預(yù)防其大幅度變化帶來(lái)的損失，滿(mǎn)足了養(yǎng)殖區(qū)域無(wú)人堅(jiān)守的設(shè)計(jì)需求。系統(tǒng)具體框圖：硬件部分主要有：溫度測(cè)量模塊、PH 值測(cè)量模塊、溶解氧測(cè)量模塊、存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、鍵盤(pán)模塊、SIM300C 通信模塊、控制模塊等。數(shù)據(jù)通訊采用SIM300C 無(wú)線(xiàn)通信模塊，這是由單片機(jī)發(fā)送AT 指令來(lái)控制GSM 模塊接收和發(fā)送手機(jī)短消息，我們使用PDU 編碼來(lái)控制發(fā)送短信的內(nèi)容，并由單片機(jī)進(jìn)行解讀，實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)交互。存儲(chǔ)模塊使用AT24C02，它存儲(chǔ)身份認(rèn)證信息，即將養(yǎng)殖業(yè)主的手機(jī)號(hào)碼存入該存儲(chǔ)器中，同時(shí)將測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)。當(dāng)用

10、戶(hù)手機(jī)號(hào)給放置在SIM 卡槽里的卡號(hào)打電話(huà)時(shí)，單片機(jī)會(huì)從存儲(chǔ)器把實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通過(guò)SIM300C 通信模塊發(fā)送給養(yǎng)殖業(yè)主，從而實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)交互。實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖場(chǎng)地?zé)o人堅(jiān)守就可以了解養(yǎng)殖環(huán)境的溫度、PH 值、含氧量的性能指標(biāo)。顯示模塊采用液晶LCD 顯示器12864 實(shí)現(xiàn)溫度、PH 值、含氧量三個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。鍵盤(pán)模塊采用點(diǎn)陣式鍵盤(pán)，用于存入和修改用戶(hù)手機(jī)號(hào)，以及寫(xiě)入溫度、PH 值、溶解氧的上下限的值。寫(xiě)入兩個(gè)溫度傳感器的ID號(hào)。2、工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖溶解氧自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)3為以曝氣增氧方式的養(yǎng)殖系統(tǒng)(養(yǎng)殖平均體重為450 g的虹鱒Oncorhynchusmykiss，養(yǎng)殖密度為27ksm3)設(shè)計(jì)了在線(xiàn)自

11、動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，即對(duì)水體溶解氧進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)增氧設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。該監(jiān)控系統(tǒng)是以覆膜溶解氧電極作為檢測(cè)元件，用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)在上位機(jī)中運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)完成在線(xiàn)檢測(cè)，以PLC為下位機(jī)直接控制增氧氣泵實(shí)現(xiàn)溶解氧控制功能。結(jié)果表明：該溶解氧在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能直觀地在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)溶解氧的變化情況，并可以?xún)?chǔ)存、打印、記錄溶解氧的變化數(shù)值，為掌握溶解氧的變化規(guī)律，分析溶解氧產(chǎn)生變化的原因提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)增氧設(shè)備進(jìn)行控制，可確保水體中的溶解氧維持在適合魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)的最佳范圍內(nèi)，減少了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，降低了生產(chǎn)過(guò)程的能源消耗，取得了較好的效果。系統(tǒng)框圖：3、水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)4本文提出并構(gòu)建了水產(chǎn)

12、養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中的4個(gè)子系統(tǒng)：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)。其中，水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的測(cè)控；水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)可以進(jìn)行精細(xì)投喂和水產(chǎn)品的疾病診斷；水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)水產(chǎn)品個(gè)體行為進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控，進(jìn)行動(dòng)物行為診斷；“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)可以為水產(chǎn)養(yǎng)殖進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)式的預(yù)測(cè)和采取防范措施。（1）水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)基于智能感知技術(shù)的水質(zhì)及環(huán)境信息智能感知技術(shù)：采用具有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償功能的智能傳感器，對(duì)水質(zhì)和環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，全面感知養(yǎng)殖環(huán)境的實(shí)際情況。

13、基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)及環(huán)境信息無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)：當(dāng)前無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控基本處于成熟階段，可運(yùn)用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、嵌入式測(cè)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)短距離通訊和無(wú)線(xiàn)通信；研制系列無(wú)線(xiàn)采集節(jié)點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)控制節(jié)點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)監(jiān)控中心，開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理軟件，構(gòu)建適合集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的水質(zhì)及環(huán)境信息無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)，將有效解決水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用覆蓋范圍大、能耗約束強(qiáng)、環(huán)境惡劣和維護(hù)能力差等條件下信息的可靠傳輸難題。水質(zhì)管理決策模型建設(shè)：本系統(tǒng)將根據(jù)氣溫對(duì)水溫的影響，餌料及水產(chǎn)品的代謝物對(duì)養(yǎng)殖水體pH值的影響，養(yǎng)殖密度對(duì)日增重量、日生長(zhǎng)量和成活率的影響，水體增氧對(duì)養(yǎng)殖水體中溶氧量和氨氮的影響，氨氮、亞硝態(tài)氮對(duì)化學(xué)需氧量

14、(COD)的影響，氨氮、亞硝態(tài)氮對(duì)葡萄糖吸收能力的影響，殘餌、糞便對(duì)水質(zhì)的影響等，建立水質(zhì)參數(shù)預(yù)測(cè)、生物增長(zhǎng)等系列定量關(guān)系動(dòng)力學(xué)模型，解決水質(zhì)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)問(wèn)題，為水質(zhì)預(yù)警控制、飼料投喂和疾病預(yù)防預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。基于智能控制技術(shù)的環(huán)境設(shè)備控制技術(shù)：針對(duì)現(xiàn)有養(yǎng)殖設(shè)備(如增氧機(jī))工作效率低、能耗高、難以用精確數(shù)學(xué)模型描述等問(wèn)題，通過(guò)分析研究控制措施與參數(shù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境控制措施，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖設(shè)備的智能控制，以降低能量消耗，節(jié)約成本。（2）水產(chǎn)品健康養(yǎng)殖智能化管理系統(tǒng)自動(dòng)化投飼系統(tǒng)：利用監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)局域網(wǎng)、手機(jī)等工具，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地監(jiān)控。在人員不在養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的情況下，能實(shí)時(shí)掌握投料情況、養(yǎng)

15、殖產(chǎn)品的進(jìn)食情況。利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，進(jìn)行定時(shí)定量精準(zhǔn)投喂控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定時(shí)精準(zhǔn)投料養(yǎng)殖，減少飼料損耗。在相對(duì)集中的養(yǎng)殖場(chǎng)所建立監(jiān)控平臺(tái)，在零星養(yǎng)殖場(chǎng)所可通過(guò)手機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。水產(chǎn)品疾病診治系統(tǒng)：從水產(chǎn)品疾病早預(yù)防、早診治的角度出發(fā)，在對(duì)氣候環(huán)境、水環(huán)境和病源與水產(chǎn)品疾病發(fā)生關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，確定各類(lèi)病因預(yù)警指標(biāo)及其對(duì)疾病發(fā)生影響的可能程度，建立水產(chǎn)品預(yù)警指標(biāo)體系，根據(jù)預(yù)警指標(biāo)的等級(jí)和疾病的危害程度，建立水產(chǎn)品疾病預(yù)警模型；建立疾病診斷推理網(wǎng)絡(luò)關(guān)系模型，建立水產(chǎn)品典型病蟲(chóng)害圖像特征數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)品疾病的早預(yù)防、及時(shí)預(yù)警和精確診治。（3）水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象個(gè)體行為視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水產(chǎn)環(huán)境視頻采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)

16、場(chǎng)環(huán)境的采集功能；傳輸系統(tǒng)；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；移動(dòng)終端，通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)終端可以異地監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)的情況。（4）“氣象預(yù)報(bào)式”信息服務(wù)系統(tǒng)整合當(dāng)?shù)責(zé)峋€(xiàn)、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)站資源等的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)新聞及市場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息，利用網(wǎng)格技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)異構(gòu)分布技術(shù)、中間件技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能等技術(shù)充分融合現(xiàn)有的水產(chǎn)信息資源，采用三網(wǎng)融合技術(shù)，為養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖戶(hù)提供水產(chǎn)養(yǎng)殖信息服務(wù)，解決生產(chǎn)管理、養(yǎng)殖技術(shù)推廣、市場(chǎng)信息服務(wù)等問(wèn)題。采用手機(jī)報(bào)、惠農(nóng)短信、農(nóng)林電視節(jié)目等信息技術(shù)手段，為養(yǎng)殖戶(hù)提供適時(shí)的水質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、應(yīng)急防范、技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)。4、基于物聯(lián)網(wǎng)Android 平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)5該文開(kāi)發(fā)了一種

17、基于物聯(lián)網(wǎng)Android 平臺(tái)的水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多傳感器節(jié)點(diǎn)的信息（pH 值、溫度、水位、溶解氧等環(huán)境參數(shù)）遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多控制節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)不受時(shí)間地域限制，用戶(hù)可以在任何具備網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方從手機(jī)上瀏覽并獲取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出到用戶(hù)的SD 卡上，以TXT 格式存儲(chǔ)，系統(tǒng)多手機(jī)用戶(hù)客戶(hù)端可以共享一臺(tái)服務(wù)器，具有很高的性?xún)r(jià)比。系統(tǒng)采用CC2430 作為底層管理芯片，控制部分采用模糊PID 控制算法，系統(tǒng)通過(guò)在江蘇省溧陽(yáng)長(zhǎng)蕩湖實(shí)驗(yàn)基地系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求，溫度測(cè)量精度達(dá)到0.5，pH 值測(cè)量精度達(dá)到0.3，溶解氧的控制精度在±0

18、.3 mg/L 以?xún)?nèi)，水位波動(dòng)控制在平均±1 cm 左右，能夠滿(mǎn)足水產(chǎn)養(yǎng)殖的需要。系統(tǒng)主要分為底層模塊（水質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，控制模塊），服務(wù)器，本地現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，遠(yuǎn)程監(jiān)控以及Android 手機(jī)客戶(hù)端等模塊。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。為了解決系統(tǒng)的野外供電問(wèn)題，系統(tǒng)采用太陽(yáng)能供電方式對(duì)底層監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)選用了SOC 系統(tǒng)芯片CC2430，模塊主要負(fù)責(zé)pH 值、溫度、水位、溶解氧等環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，采用ZigBee協(xié)議，將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送，同時(shí)接收來(lái)自服務(wù)器的控制命令；溶解氧傳感器采用DO-952型溶解氧電極，pH 值傳感器采用上海雷磁公司生產(chǎn)的E-201-C型pH 復(fù)

19、合電極。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖：5、構(gòu)建軟硬結(jié)合的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)解決方案6通過(guò)該系統(tǒng)，養(yǎng)殖戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端，實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息，及時(shí)獲取異常報(bào)警信息，并可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)時(shí)自動(dòng)地調(diào)整控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保和增產(chǎn)增收的目標(biāo)。該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、增氧控制站、現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控中心等子系統(tǒng)組成。水質(zhì)監(jiān)測(cè)站可以選裝溶解氧傳感器、pH 傳感器、水位傳感器、鹽度傳感器、濁度傳感器等，配合智能數(shù)據(jù)采集器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)水質(zhì)環(huán)境參數(shù)的在線(xiàn)采集、處理與傳輸。增氧控制站包括無(wú)線(xiàn)控制終端、配電箱、空氣壓縮機(jī)與曝氣增氧管道（或增氧機(jī)）。無(wú)線(xiàn)控

20、制終端匯聚水質(zhì)監(jiān)測(cè)站采集的信息，根據(jù)不同養(yǎng)殖品種對(duì)溶解氧的需求，通過(guò)算法模型控制增氧設(shè)備動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控中心包括WSN無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。無(wú)線(xiàn)控制終端匯聚的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)匯總到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，用戶(hù)可在本地查詢(xún)水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，做出控制決策，通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)向配電箱發(fā)送控制指令。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程接入點(diǎn)接收無(wú)線(xiàn)控制終端匯聚的數(shù)據(jù)信息。用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)等信息終端遠(yuǎn)程查詢(xún)水質(zhì)信息，同時(shí)也可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，做出控制決策，遠(yuǎn)程控制增氧設(shè)備。6、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)7系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)和GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)

21、的各類(lèi)關(guān)鍵指標(biāo)：溫度、溶解氧含量、pH和濁度的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程顯示和自動(dòng)報(bào)警；同時(shí)系統(tǒng)基于養(yǎng)魚(yú)知識(shí)庫(kù)的指導(dǎo)，通過(guò)PC或手機(jī)終端遠(yuǎn)程控制喂食器、加熱器、過(guò)濾和增氧機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程養(yǎng)魚(yú)。（1）ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)由放置在水中的大量檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和繼電控制節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，分別完成溫度、pH、濁度、溶氧等水質(zhì)參數(shù)的采集和對(duì)增氧機(jī)、投食器等設(shè)備的控制。各檢測(cè)節(jié)點(diǎn)終端的ZigBee和協(xié)調(diào)監(jiān)控器中的協(xié)調(diào)器，經(jīng)過(guò)多跳路由形式構(gòu)成ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感自組網(wǎng)絡(luò)。所有監(jiān)控量匯聚到協(xié)調(diào)監(jiān)控器內(nèi)ZigBee協(xié)調(diào)器。（2）協(xié)調(diào)監(jiān)控器接收到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過(guò)串口與GPRS模塊相連，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)，將水質(zhì)環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)

22、無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)服務(wù)器。（3）監(jiān)測(cè)服務(wù)器除了存儲(chǔ)、發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)外，還建立養(yǎng)魚(yú)知識(shí)庫(kù)，內(nèi)容包括多個(gè)魚(yú)種的養(yǎng)殖條件和養(yǎng)殖方法。當(dāng)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)超標(biāo)時(shí)可給出預(yù)警并提出指導(dǎo)性建議。（4）應(yīng)用層面向養(yǎng)殖戶(hù)提供手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端?？赏ㄟ^(guò)安裝在手機(jī)終端的應(yīng)用程序?qū)λ|(zhì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能夠遠(yuǎn)程控制養(yǎng)殖水域內(nèi)的加熱棒、增氧機(jī)、投飼機(jī)、過(guò)濾器等繼電控制器，完成智能化的遠(yuǎn)程水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖：四、水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)8隨著我國(guó)邁入農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正從傳統(tǒng)的粗放式放養(yǎng)模式逐步向工廠化、集約化養(yǎng)殖模式發(fā)展。由于集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖密度大，當(dāng)出現(xiàn)水質(zhì)問(wèn)題時(shí)，往往已經(jīng)造成了無(wú)可挽回的

23、損失，故水質(zhì)因素成為集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖中最為關(guān)鍵的一環(huán)。介紹了水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控的技術(shù)體系，其體系結(jié)構(gòu)分為終端層、傳輸層和管理層個(gè)部分，從國(guó)內(nèi)、外兩方面分析了各部分的發(fā)展及應(yīng)用研究現(xiàn)狀，指出水質(zhì)參數(shù)的采集和處理是目前的攻堅(jiān)環(huán)節(jié)，展望了養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控中感知層的信息融合、遠(yuǎn)程視頻傳輸?shù)膽?yīng)用、信息處理技術(shù)的集成與智能以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與集約化養(yǎng)殖的結(jié)合將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。1、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀（1）水質(zhì)參數(shù)采集國(guó)內(nèi)的水質(zhì)參數(shù)采集技術(shù)起步較晚，由于設(shè)計(jì)要求和理念的差距，技術(shù)相對(duì)落后。我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀70以上來(lái)自進(jìn)口，相當(dāng)大比例的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)仍舊依靠采樣后實(shí)驗(yàn)室分析的方法來(lái)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器的國(guó)產(chǎn)化研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)開(kāi)始

24、于90年代中期，目前生產(chǎn)技術(shù)已取得了較大發(fā)展，形成了一定的規(guī)模。如西安交大研制了能同時(shí)檢測(cè)COD、氨氮和PH等個(gè)參數(shù)的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水質(zhì)監(jiān)測(cè)樣機(jī)；上海雷磁公司研制出可測(cè)量水溫、PH、溶氧和電導(dǎo)率等4個(gè)參數(shù)的便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀；北京東方德北科研發(fā)中心更是研制出能測(cè)量水溫、PH、溶氧、電導(dǎo)率和濁度等5個(gè)水質(zhì)常規(guī)參數(shù)的水質(zhì)檢測(cè)儀。另外，比較知名的還有江蘇電分析儀器廠、北京北分瑞利分析儀器有限公司和北京豐杰興源科技發(fā)展有限公司等生產(chǎn)的水質(zhì)分析檢測(cè)儀器。它們一般都具有自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、遙控、標(biāo)準(zhǔn)輸出接口和數(shù)字顯示、自動(dòng)清洗、狀態(tài)自檢和報(bào)警、斷電保護(hù)和來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)等功能。（2）水質(zhì)參數(shù)傳輸技術(shù)隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展

25、，無(wú)線(xiàn)傳輸在養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越普遍。Lopez等9于2009建立了工廠化養(yǎng)魚(yú)環(huán)境PH、氨氮和溫度的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。Zhu等10在2010年建立了集約化養(yǎng)魚(yú)水質(zhì)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)含氧量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。陸衛(wèi)忠等11開(kāi)展了基于GPRS的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的研究，通過(guò)GPRS終端，利GPRS和Internet實(shí)現(xiàn)在控制范圍較廣、工作環(huán)境較惡劣條件下的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。李道亮等12將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于宜興河蟹養(yǎng)殖系統(tǒng)中，整個(gè)無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括農(nóng)用無(wú)線(xiàn)氣象站、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、溶解氧控制站，并且開(kāi)發(fā)了水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了溶解氧從測(cè)量、預(yù)測(cè)到控制等功

26、能?？梢?jiàn)，無(wú)線(xiàn)傳輸以其傳輸距離遠(yuǎn)、布置靈活、抗干擾和穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，將成為未來(lái)農(nóng)業(yè)信息傳輸?shù)内厔?shì)。（3）水質(zhì)監(jiān)控專(zhuān)家系統(tǒng)20世紀(jì)70年代末至80年代初，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)誕生了世界上第一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理專(zhuān)家系統(tǒng)。我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖專(zhuān)家系統(tǒng)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，主要應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖病害的預(yù)測(cè)、診斷和防治以及水產(chǎn)養(yǎng)殖管理、運(yùn)輸?shù)确矫?3，如網(wǎng)絡(luò)化淡水蝦養(yǎng)殖專(zhuān)家系統(tǒng)、漁業(yè)資源評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)、鱘魚(yú)養(yǎng)殖專(zhuān)家系統(tǒng)等，在系統(tǒng)的功能、操作性和通用性方面取得了一些進(jìn)展。2003年，丁文等14開(kāi)發(fā)了魚(yú)病診斷專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為養(yǎng)魚(yú)戶(hù)和生產(chǎn)管理部門(mén)提供了魚(yú)病診斷與防治的輔助決策工具。2008年，北京林業(yè)大學(xué)溫繼文

27、等15開(kāi)發(fā)了基于UML的魚(yú)病遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警與診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過(guò)監(jiān)測(cè)水環(huán)境，結(jié)合魚(yú)得病率和死亡率等指標(biāo)和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用定量方法預(yù)報(bào)魚(yú)病發(fā)生的程度?？偠灾?，管理層專(zhuān)家系統(tǒng)的對(duì)象由單一到全面，適應(yīng)性由個(gè)體到綜合，訪問(wèn)平臺(tái)由單一的PC機(jī)拓展到手機(jī)，開(kāi)發(fā)工具由Basic、C語(yǔ)言等傳統(tǒng)語(yǔ)言到Prolog、OKPS等專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)工具?？梢?jiàn)，開(kāi)發(fā)更加專(zhuān)業(yè)、綜合和實(shí)用的專(zhuān)家系統(tǒng)將是未來(lái)的趨勢(shì)。3、 發(fā)展趨勢(shì)（1）信息融合與養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控的結(jié)合感知層傳感器作為獲取水質(zhì)信息的唯一途徑，采集信息的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定可靠性、實(shí)時(shí)性和抗干擾性等將直接影響到控制器對(duì)信息的處理和傳輸，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。多傳感器信息融合是指

28、對(duì)多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)別、多層次、多方面的處理后而產(chǎn)生單一傳感器無(wú)法獲得的新的有意義的信息的過(guò)程。融合的思路大致為：尋求最適合養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控的一種或多種信息融合方法的組合，將養(yǎng)殖水質(zhì)的不同參數(shù)作為輸入量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)組合作為輸出量，對(duì)不同知識(shí)源和對(duì)按時(shí)序獲得的若干傳感器采集的數(shù)據(jù)，在一定的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合而進(jìn)行一系列的信息處理。由于各種不同的水質(zhì)參數(shù)之間存在著相互影響，多傳感器信息融合與水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控的結(jié)合成為感知層面今后研究的趨勢(shì)。（2）無(wú)線(xiàn)視頻傳輸技術(shù)與水質(zhì)監(jiān)控的結(jié)合隨著媒體傳輸技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展，視頻傳輸技術(shù)正向高清傳輸方向發(fā)展。3G技術(shù)的發(fā)展和成熟，使無(wú)線(xiàn)傳輸不

29、再受前期傳輸速率低的局限，傳輸速率已經(jīng)可以有效支持視頻傳輸，因此遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)視頻傳輸有著很大的發(fā)展空間，這將使得養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控中全方位的清晰視頻監(jiān)控成為可能。（3）養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控信息處理技術(shù)的集成化和智能化現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)信息資源及信息處理技術(shù)的綜合開(kāi)發(fā)利用需求越來(lái)越迫切，單項(xiàng)的信息處理技術(shù)往往不能滿(mǎn)足需要。因此，數(shù)據(jù)檢測(cè)處理、預(yù)測(cè)預(yù)警和智能控制等多種信息技術(shù)的結(jié)合與集成將成為未來(lái)養(yǎng)殖水質(zhì)信息處理技術(shù)的發(fā)展方向。智能化是人類(lèi)思維在信息處理技術(shù)上的延伸，智能化系統(tǒng)在養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控中的應(yīng)用將使信息獲取、推理決策、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)等更加自動(dòng)化，所以智能化也將是養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)控信息處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。（4）物聯(lián)網(wǎng)與集約化養(yǎng)殖的結(jié)合 物聯(lián)網(wǎng)與集約化養(yǎng)殖的結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)是利用感知技術(shù)和智能裝備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸、計(jì)算處理和知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無(wú)縫連接，達(dá)到對(duì)物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策目的的一種巨大智能網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域之一，水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)成為重點(diǎn)研究方向。在物聯(lián)網(wǎng)的概念還沒(méi)