用信息融合技术改进水产养殖水质监控系统

水质监控是实现水产养殖现代化的关键因素之一。本文设计并实现了一种基于物联网技术的水产养殖水质监控系统。该系统将传感及传感网技术、Zig Bee/GPRS/3G技术和信息融合与数据挖掘等物联网技术引入到水产养殖水质监控系统。目前该系统在国家罗非鱼产业技术研发中心无锡育种和保种基地平稳地运行,节能降耗、绿色环保,预测预警准确性较高,减少了各类灾害事故的发生,提高了水产品的品质,可在水产养殖水质监控中推广应用。     

水产养殖水质监控技术研究现状及发展趋势

中国是水产养殖业大国,近年来随着农业结构的调整,我国水产养殖业正从传统的人工养殖逐步向工业化、集约化养殖方式转变,水质监控成为集约化养殖的关键环节。本文介绍了水产养殖监控的技术体系,其体系结构分为终端层、传输层和管理层3个部分,从国内、外两方面分析了各部分的发展及应用研究现状,指出水质参数的采集和处理是目前的攻坚环节,展望了养殖水质监控中感知层的信息融合、远程视频传输的应用、信息处理技术的集成与智能以及物联网技术与集约化养殖的结合将是未来的发展趋势。     

物联网在工厂化水产养殖中的应用分析

物联网技术在工厂化水产养殖中的不断应用,有利于养殖信息采集的自动化、养殖设备控制的智能化、养殖过程管理的科学化。本文结合国内外相关文献及实地调研数据,从通信技术、设备和智能化管理3个方面分析了物联网在工厂化水产养殖物中的应用现状,总结出当前发展趋势为NB-IoT无线通信技术、低成本免维护传感技术、基于模型预测的设备控制、全系统架构的低功耗发展模式、高集成度的养殖管理系统,并从国家政策、设备国产化、示范基地建立、应用系统性能、人才培养、企业信息化管理等方面提出了发展建议,以期为物联网技术在工厂化水产养殖中的应用提供参考。     

基于物联网的镜鲤池塘养殖环境监测系统

针对镜鲤Cyprinus carpio养殖环境监测信息化应用水平低和技术手段落后等问题,采用物联网、视频传输和WEB互联网等技术构建了镜鲤池塘养殖环境监测系统。本系统采用公用蜂窝数据和无线局域网+互联网通信方式将每个池塘设备组件组成物联网网络,以远程服务器为业务控制中心。系统依据多种水质传感器、气象工作站、摄像头等设备,获取池塘养殖环境参数,通过无线终端节点实现养殖环境信息与远程服务器的信息交换。采用B/S(浏览器/服务器)模式开发系统应用层,实现通过网页浏览器远程监控镜鲤池塘环境参数的变化。实用效果测试表明,该系统性能稳定,养殖环境信息采集、远程控制和监测预警达到使用要求,提升了镜鲤池塘养殖生产安全水平,对推动镜鲤等水产经济动物的精准养殖有一定应用价值。     

基于无线网桥与ZigBee技术的深海网箱养殖环境监测系统

为解决传统网箱养殖水质检测周期长、实时性差、数据误差大、维修成本高等问题,设计了一种基于无线网桥与ZigBee进行数据传输的深海网箱养殖水质与环境监测系统。该系统主要通过水质传感器获取网箱内海水的温度、盐度、浊度、pH以及溶氧等水质参数,同时利用水下摄像机采集水中鱼群状况、水面环境信息等图像信息,并通过无线网桥将监测的水质参数与图像信息实时传输至岸基数据监控中心,由监控系统实时监测养殖环境参数变化,并且可以通过无线接入点向设备发送控制指令来进行相关操作,如通过控制图像采集设备的云台来实现对网箱水面或水下环境的监控。结果显示:采用该检测系统后,能实时传输图像信息和水质参数,并能实现实时远程控制;操控中心具有数据显示、历史数据查看、水质异常时声光报警等功能。该系统具有操作简便、响应快速、成本较低、可靠性高等优点,具有较好的推广应用价值。     

基于物联网的池塘高产养殖水质智能调控技术

池塘高密度养殖水质调控,是提高水环境质量,防止浮头泛塘,减少病害,增加产量,节能减排的一个重要环节.目前,池塘水质调控的主要内容是增氧和换水,使用的机械主要是微孔增氧机、叶轮增氧机、水泵等设备,但目前增氧主要靠经验、天气判断,对养殖技术人员的养殖经验、技术水平、工作强度、工作态度要求很高,存在着很大的盲目性和风险性,尤其在高密度养殖情况下,常常因为不能及时增氧导致浮头泛塘,造成很大的经济损失和环境污染. 21世纪以来,随着电子技术、传感器技术、物联网技术的快速发展,国内外开始研究基于传感器技术、物联网技术的池塘高密度养殖水质调控技术.     

物联网技术在水产生态养殖中的应用探究

随着物联网的蓬勃发展,各种专业APP不断涌现,其在精准可控、提前预测、大数据计算等方面的优势逐渐凸显,如何将这些优势与水产生态养殖有机结合,应用物联网技术实现水产生态养殖的精准给饲、疫病防控、精准繁殖,这些都将是我们今后研究的重要方向,本文通过探究物联网技术在水产生态养殖领域的应用,希望引起全行业内物联网技术的深入研究和实际应用,达到推动生态养殖实现现代化进程中跨越式发展的最终目标。     

基于物联网的水质传感器监控及自清洗装置设计

为实现水产养殖水体环境的远程实时监控,保证水质传感器数据采集的准确性,设计了一种水质传感器监控及自清洗装置。该装置设计为监测传输层、综合控制层和远程管理层的3层物联网结构,采用STM32作为控制核心,通过ZigBee技术,对各种水质参数进行实时监控,并利用LabVIEW设计上位机监控界面,实现远程智能监控。自清洗装置的传感器支架设计为可变形可移动结构,根据水质参数监测要求自动调节支架变形状态,完成水质参数采集和传感器探头的自动或手动清洗。通过养殖环境下使用自清洗装置,将水质参数监测结果与标准仪器对比分析,结果显示,定期自动清洗的传感器能准确监测水产养殖各种水质参数,提高了监测精度。研究表明,该装置运行稳定可靠,数据准确,探头清洗干净,具有良好的推广和应用价值。     

基于物联网和GIS的水产养殖测控系统平台设计

针对水产养殖水质多参数监测的需求和现有水质环境监测系统存在的问题,设计了一种基于物联网和地理信息系统(GIS)的水产养殖测控系统。通过整体性能的研究分析,设计了测控系统平台的3层体系架构(传感控制层、传输层和应用层),提出了自顶向下、逐步求精以及模块化、结构化的设计方法;根据采集数据传输的可靠性、稳定性等要求,提出WiFi网状组网的配置方法,设计了系统硬件的供电模块;研究了本地服务器、中心服务器和控制模块软件系统;通过网络丢包率测试和水质溶氧量分析,验证了系统数据传输的可靠性,并在溶氧超出范围后自动控制增氧机,有效地调节池塘溶氧量。相比于传统的水产养殖远程监控系统,该系统通过物联网和GIS技术的融合,实现了水质环境的远程无线测控和区域化水产养殖管理,因此能够大大推进水产养殖智能化、自动化系统建设的发展,适应水产养殖的需要。     

基于易控的工业化循环水养殖系统

随着可用水资源的减少,工业化循环水养殖是现代渔业的发展趋势。为了提高工业化循环水养殖的自动化程度,以及将其与物联网更好地结合起来,设计了基于易控的工业化循环水养殖系统。系统采用封闭式循环水养殖工艺,选用微滤机、流化床、低压纯氧混合装置等国内先进的循环水养殖装备构建硬件系统,使用西门子S7-300 PLC和其它智能仪表设备等构建控制系统,通过易控软件作为人机交互平台将各要素进行整合。该系统实现了工业化循环水养殖系统的养殖过程智能控制、养殖水质精准调控和养殖控制物联网化,具备自动化程度高、运行稳定、扩展性强的优点。该系统易于推广,并为将来的福利养殖系统提供了理论依据和基础数据。     

Design of water quality monitoring system for aquaculture ponds based on NB-IoT

In order to promote the development of aquaculture informatization and monitor aquaculture ponds more accurately and conveniently, this article has developed a water quality monitoring system for aquaculture ponds based on the narrow band internet of things (NB-IoT) technology. This system realizes remote collection and data storage of multi-sensor processor information (temperature, pH, dissolved oxygen (DO) and other environmental parameters), as well as intelligent control and centralized management of breeding ponds. The system uses STM32L151C8 microcontroller and sensor terminal real-time acquisition, such as temperature, pH value, dissolved oxygen. It realizes data aggregation and transmission over a long distance to the Internet of things (IoT) telecom cloud platform through the technology of NB-IoT. The software called Keil implement the data format design of wireless communication module and data transmission. Java is used to develop background monitoring applications for accessing cloud platform, controlling underlying devices and local data processing. It can not only send hypertext transfer protocol (HTTP) requests to monitor cloud platform data, but also issue commands to the underlying control module to control the startup and shutdown of equipment such as aerator. The system was implemented and tested in ChangZhou, JiangSu Province, China. The experimental results showed that the system can obtain water quality parameters in time. The temperature control accuracy is maintained at ±0.12℃, the average relative error is 0.15 %, the dissolved oxygen control accuracy is maintained within ±0.55mg/L, the average relative error is 2.48 %, the pH control accuracy is maintained at ±0.09, and the average relative error is 0.21 %. The system has stable overall operation, real-time and accurate data transmission, which can meet the actual production needs and provide strong data and technical support for further water quality regulation and aquaculture production management.     

基于分布式无线网络的水质监控系统设计

为提高对水产养殖水质监控的实时性和测量精度,设计了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质参数监控系统。该系统由水质参数采集终端、分布式传感器网络、传输控制中心基站、远程在线监控系统组成。参数采集终端采集水质参数并传输到中心基站,再通过GPRS发送给远程在线监控中心,根据用户向监控中心输入的参数实现水温、pH、溶氧(DO)的调节。参数测量过程中引入数字滤波算法提高测量精度,使用经过改进粒子群优化算法(PSO)整定的PID控制器实现水质参数的调节。结果显示:测量精度达到要求,温度、pH和DO的测量误差分别为2.1%、1.3%和3.6%,系统对温度、pH和溶氧调节的最大误差分别为1.9%、2.6%和3.1%。整个系统工作稳定可靠。     

工厂化水产养殖水质监测系统

工厂化水产养殖的密度高、风险大,养殖对象对pH、溶解氧、温度、氨氮、亚硝酸盐等水质参数的变化敏感,受影响严重,监测水质参数极为重要。本文针对工厂化水产养殖水质监测特点和需求,研发了工厂化水产养殖水质监测系统。分析研究pH、溶解氧、温度、亚硝酸盐等水质参数的阈值,设计水质监测数据无线采集节点和基于Zigbee的无线监测网络,建立水质监测系统软件平台。结果表明,该系统能够实现工厂化水产养殖水质实时监测,保证生产安全,提高水产养殖生产效率。     

养殖水质在线监控的系统集成技术

应用多参数水质传感器、PAC场控制器、IEEE802．15．4无线传感器网络、CAN现场通信网络等技术进行系统设计，创建低成本、高效率、性能匀称、可扩充系统的水产养殖水质测试和水质调控的集成系统。认为推广普及规范化的水质监控手段，对促进水产养殖的科技进步和产业升级，实现水产养殖业增长方式转变有积极的意义。指出在现阶段发展我国的“数字化”养殖水质监控系统时，要注意现场设备的数字化、智能化、多功能化、网络化，开发低价位性能可靠的数字化水质传感器，提高信息的共享性和发挥养殖水质数据的应用价值。     

海水工厂化养殖水处理系统的装备技术研究

工厂化养鱼(尤其是全封闭高密度养殖方式)是依靠工艺和设施装备技术的支撑，运用生态学原理及环境条件控制手段进行科学养殖。本文围绕海水工厂化养殖系统主要工艺环节(去除固体废弃物和水溶性有害物质、消毒、增氧、调温、水质测控)中涉及的装备技术和应用进行讨论。     

基于Zigbee和GPRS的水质监测系统节能设计

针对无线化的水产养殖水质监测系统耗能大、电池寿命短的问题,设计了基于Zigbee和GPRS的节能型水质监测系统。通过采用低功耗器件,在电源与传感器、信号调理电路之间添加选通芯片ADG1414控制各模块分时分区工作,减少各模块的供电时间来降低硬件能耗;通过设置阈值对采集的数据进行判断,对阈值范围内的数据不发送,减少数据发送量,从而减少系统数据发送能耗。以CC2530为核心构建无线传感网络,将传感器采集到的温度、p H、溶氧等水质参数传输至监测中心,构建实时监测平台,并在此基础上建立数据管理系统,实现对水产养殖水质环境的实时监测。系统测试与实验结果表明,该系统节能效果显著,能有效延长无线水质监测系统电池的工作时间。     

基于FPGA的水产养殖环境无线测控模块设计

针对我国水产养殖无线远程信息测控多以成熟单片机为核心控制主件,不易满足行业特殊接口需求以及缺乏独立核心控制器的现状,项目以标准化及芯片自主化为最终目的,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)为核心的实现方案,尝试性设计了一种较为通用的、可实现AD转换、数字接口、控制输出和驱动以及养殖现场数据存储和远距离数字通讯的测控模块。通过对水产养殖领域环境信息的无线测控模块各主要环节的研究设计,以模块到系统的FPGA原型功能验证方式,实现了现场模块对水产养殖的温度、溶氧信息的远距离测量和控制。系统测试和板级实验结果表明,该设计可以满足低成本、接口可扩展及标准化核心控制器的水环境测控模块需求。     

基于ZigBee的水产养殖水环境无线监控系统设计

设计了一种基于ZigBee协议的水产养殖水环境无线监控系统,实现了对溶解氧、pH值、温度等多参数的采集、处理和显示,并通过无线网络实现了传感器检测节点和协调器节点之间数据快速、准确的传输,进而对多参数进行实时远程监测。该系统适用于工厂化水产养殖、水环境、智能温室等诸多领域。     

中国水产健康养殖的关键技术研究

健康养殖包括养殖设施、苗种培育、放养密度、水质处理、饵料质量、药物使用、养殖管理等诸多方面，采用合理的、科学的、先进的养殖手段，从而获得质量好、产量高的产品及环境均无污染，使经济、社会、生态产生综合效益，并能保持稳定、可持续发展。今后工作重点应是：(1)优化养殖条件，保护生态环境。(2)加强病害综合防治措施，规范渔用药物使用。(3)开展抗病、抗逆养殖新品种的选育。(4)开发优质高效饲料与合理使用饲料并举。(5)加快研究和推广健康养殖技术，提高经济和生态效益。(6)加快制定健康养殖标准，加强质量监督检测体系建设(不属健康养殖技术的范畴)。