基于物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)-開題報(bào)告

課題名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)課題來(lái)源及選題的理由或意義：當(dāng)今社會(huì)隨著人們生活水平的不斷提高，近幾年來(lái)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到7000萬(wàn)噸，水產(chǎn)品產(chǎn)量均占全世界的70%以上，排名全球首位，水產(chǎn)養(yǎng)殖面積達(dá)到將近2000萬(wàn)平方米巴。水產(chǎn)養(yǎng)殖可以在解決糧食危機(jī)、改善國(guó)民生活質(zhì)量、增加相關(guān)勞動(dòng)人員收入等方面發(fā)揮了重要作用，然而長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)存在著現(xiàn)代化、智能化水平不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，養(yǎng)殖效率低、污染環(huán)境等一系列的問(wèn)題，對(duì)國(guó)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖的進(jìn)一步發(fā)展造成了不利的影響。并且在我國(guó)多數(shù)養(yǎng)殖過(guò)程中總將出產(chǎn)量和利潤(rùn)放在第一位，容易出現(xiàn)超容量，養(yǎng)殖過(guò)程容易對(duì)整個(gè)龐大的水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)造成不必要的危害等。基于以上原因，針對(duì)目前水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)價(jià)格昂貴，系統(tǒng)繁雜，開發(fā)成本高系統(tǒng)功能不實(shí)用等缺點(diǎn)，結(jié)合自己的能力水平開發(fā)出套經(jīng)濟(jì)適用，便于操作的小型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；使水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)能夠更多的惠及中小型養(yǎng)殖戶。本文研究水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，旨在極大提高智能化監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)效率。研究?jī)?nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)每年因水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中的水產(chǎn)品病害損失超過(guò)100億元，這與目前現(xiàn)代化、智能化水平不高的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式與方式密切相關(guān)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我們的生活質(zhì)量越來(lái)越高，對(duì)健康有營(yíng)養(yǎng)的水產(chǎn)品的需求量不斷增長(zhǎng)，通過(guò)目前現(xiàn)代化、智能化水平不高的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式將很難滿足居民的需求。因此，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的現(xiàn)代化、智能化已成為我國(guó)該領(lǐng)域亟青解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：國(guó)外情況：國(guó)外水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平主要以歐美、為代表其物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)較為先進(jìn)，特別是在傳感器制造以及反饋設(shè)施的制造方面。感知技術(shù)中的RFID產(chǎn)業(yè)作為傳感器產(chǎn)業(yè)重要的組成部分，其它傳感器制造領(lǐng)域西方國(guó)家也處在領(lǐng)先的位置、許多核心專和技術(shù)部掌握在他們手中，以IMEAS、MC10、VLENCEIL、在尼書爾等企業(yè)為代表：在通信領(lǐng)域以思科、高通等為代表。因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在歐洲和北美有著得天獨(dú)后的優(yōu)勢(shì)。雖然西方國(guó)家的總體養(yǎng)殖規(guī)模并不大，但其養(yǎng)殖的單位產(chǎn)量下的成本明顯低于其他國(guó)家17-51。這不能不歸功于他們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下大大提高了勞動(dòng)效率，降低了人力物力成本。國(guó)內(nèi)情況：在我國(guó)隨著人們生活水平的提高對(duì)水產(chǎn)品的需求也不斷增高，而反觀我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況情況卻并不樂觀。雖然我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模非常大，但是養(yǎng)殖方式粗放，環(huán)境破壞嚴(yán)重，水產(chǎn)品的品質(zhì)也得不到保證。有的大量投放激素和藥物嚴(yán)重的破壞了水體的自然平衡。最近幾年水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展也較為迅速。國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出批優(yōu)秀的傳感器廠商比如上?；葙|(zhì)、北京旋振等，在通信領(lǐng)域有華為等高新企業(yè)。隨著人們認(rèn)識(shí)的不斷提高、傳感器等設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化加快、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，系統(tǒng)研發(fā)成本將大大降低，物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖在中國(guó)將大有作為。研究計(jì)劃或撰寫方案：在基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)中感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的三層體系架構(gòu)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)由無(wú)線檢測(cè)和控制層、監(jiān)控中心層和遠(yuǎn)程管理層三部分組成。一、無(wú)線檢測(cè)和控制層包括水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)傳感器、水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置、攝像頭等，系統(tǒng)中選擇的水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)傳感器包括水溫、濕度、pH、氨氮含量、溶解氧含量、電導(dǎo)率、渾濁度，水質(zhì)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)裝置包括增氧機(jī)、pH調(diào)節(jié)裝置等執(zhí)行設(shè)備。一方面應(yīng)用ZgBee無(wú)線傳輸技術(shù)5對(duì)多項(xiàng)水質(zhì)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行近距離傳輸，同時(shí)接收監(jiān)控中心層的相應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)指令。另一方面應(yīng)用攝像頭監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)采集養(yǎng)殖環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)視頻信息。二、監(jiān)控中心層是系統(tǒng)下位機(jī)與遠(yuǎn)程用戶上位機(jī)終端間通訊的橋梁，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析和處理，主要包括三個(gè)功能:(1)根據(jù)水質(zhì)傳感器采集的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制設(shè)備，保證養(yǎng)殖過(guò)程中水質(zhì)環(huán)境最佳:(2)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程實(shí)施安全監(jiān)管:(3)控制液晶屏實(shí)時(shí)顯示，并將水質(zhì)和視頻數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS(GeneralPacketRadioService)或WiF網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程用戶管理終端。三、遠(yuǎn)程管理層包含上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及水產(chǎn)養(yǎng)殖信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可在監(jiān)控見面設(shè)置各種參數(shù)的范圍，在數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警通知用戶，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能監(jiān)控。根據(jù)上述層次可將系統(tǒng)可分為水質(zhì)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)兩部分，包括養(yǎng)殖狀態(tài)檢測(cè)、養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)節(jié)、無(wú)線通訊、控制中心、上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控顯示五個(gè)模塊。其中安防監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)施智能行為識(shí)別并對(duì)進(jìn)入防區(qū)的可疑人員進(jìn)行警告及報(bào)警通知相關(guān)人員，水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)是基于水產(chǎn)養(yǎng)殖知識(shí)庫(kù)的指導(dǎo)，根據(jù)檢測(cè)到水質(zhì)環(huán)境參數(shù)自動(dòng)或手動(dòng)控制一些水質(zhì)調(diào)節(jié)器件的啟停工作，從而既體現(xiàn)了智能化又實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖過(guò)程的安全防盜.擬采取的研究方法：1.文獻(xiàn)研究法：搜集整理相關(guān)研究資料，為研究做準(zhǔn)備。2.調(diào)查研究法：通過(guò)訪談、問(wèn)卷、統(tǒng)計(jì)分析等，把握國(guó)內(nèi)外智慧兔業(yè)養(yǎng)殖的現(xiàn)狀、存在問(wèn)題和解決辦法。3.比較分析法：比較國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化系統(tǒng)開發(fā)的差別，從中找出改進(jìn)的對(duì)策。在課題研究過(guò)程還將借鑒其它高師院校的研究現(xiàn)狀，努力使課題更加完善，更有現(xiàn)實(shí)意義。特色或創(chuàng)新點(diǎn)：1、本系統(tǒng)開發(fā)成本低，有利于減少用戶的養(yǎng)殖成本，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集精度高、丟包率小可以滿足一般用戶的需求。2、除了采用Qt界面開發(fā)軟件設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控軟件;同時(shí)改進(jìn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，提出利用較為前沿的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)完成GPRS+移動(dòng)端遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，是系統(tǒng)最多可以實(shí)現(xiàn)三種遠(yuǎn)程手段。3、系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成信號(hào)傳輸、顯示的過(guò)程之后，設(shè)計(jì)了水體環(huán)境指標(biāo)預(yù)警值，當(dāng)水體環(huán)境超標(biāo)后能夠啟動(dòng)繼電器控制的各類設(shè)備的開關(guān)，使水體環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。4、系統(tǒng)具有良好的自組網(wǎng)能力，并且具有一定的擴(kuò)展功能，利于設(shè)備的更新和系統(tǒng)升級(jí)，為進(jìn)一步開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。7、參考文獻(xiàn):[1]李玉嶺.德港循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略研究[D].華南理工大學(xué)，2014:1-3.[2]中國(guó)通信網(wǎng)歐洲、美國(guó)、日韓及中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，2010.[3]劉志杰物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究綜述[J].軟件，2013,34(5):164-168.[4]JaraAJ,LopezP,FemandezD,etal.Mobiledigcovery:discoveringandinteractingwiththeworldthroughtheInternetofthing