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。     

养殖池塘大型智能投饲系统的工艺设计

为研发符合国情、操作简便、经济性好、性能高的大型智能化投饲设备,提高我国水产养殖行业的设施装备水平和劳动生产率,对养殖池塘大型智能投饲系统的工艺技术进行了研究探索。采用气力输送和水体增氧一元化工艺技术,这一工艺设计能解决池塘养殖生产中智能化集中投饲需求,实现集中供料、饲料预处理、多点位(多池塘)同步投饲、投饲区域增氧、远程管理控制等目的。     

一种大水体太阳能自动增氧装置的研发与试验

研发一种大水体太阳能自动增氧装置,为大水体的缺氧、水体污染提供一种解决方法。太阳能自动增氧装置由太阳能光伏发电系统、检测与智能增氧系统、自动化驱动系统组成。光伏发电系统充分利用太阳能资源,解决了电能消耗问题;检测与智能增氧系统实现了增氧过程中氧溶解浓度检测和智能感应运行;自动化驱动系统通过智能感应信号和电子差速控制系统实现增氧机原地转向、转弯和直行3种运动模式的移动,增加了增氧面积。使用太阳能自动增氧装置增氧试验表明,80 min内1 m水深处溶氧量增加0.79 mg/L,2 m水深处溶氧量增加0.78 mg/L,3m水深处溶氧量增加0.77 mg/L,4 m水深处溶氧量增加0.78 mg/L;改善水质试验表明能有有效提高水体溶氧,降低氮磷含量;养殖试验表明,增加鲤产量35.3%、鲢鳙产量31.2%。     

带有水质监测的增氧机远程控制系统研究

针对水产养殖中增氧机远程控制困难、水质送检烦琐等问题，基于无线传感器网络(WSN)及物联网技术，开发了一种带有水质监测功能的增氧机远程控制系统。该系统由监测设备和远程控制小程序组成，布设在现场的溶氧、pH传感器、环境监测变送器等设备由4G-DTU内置的微处理器负责数据采集，采用无线网络通信方式，摆脱传统监测系统通信距离短的困扰；小程序具备实时监测水质、查询历史数据、远程启停增氧机等功能。为验证系统实用性，在实际水域布置节点测试。结果显示：各项指标均达到要求，设备远程启停响应延迟低于100 ms, pH测量精度达到±0.02,溶氧控制精度在±0.4 mg/L以内，温度测量精度达到0.5℃,气压测量精度达到0.1 kPa,能够满足水产养殖需求。证明了所研究的系统具有实际应用意义。     

自动增氧投饲两用设备问世

一种具有自动定时、定量、定点(俗称“三定”)鱼池增氧、投饲以及鱼群诱集音响功能的“TZK—235/0.6型增氧投饲机”已由中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所设计成功,并由浙江省定海勤丰机械厂投入小批量生产。上述设备的样机已经国家渔业机械仪器产品质量监督检验测试中心性能测试,测试结果表明能够满足池塘、网箱和工厂化养鱼池的增氧与投饲要求。同时,也能满足鱼、虾育苗池的增氧、投饲要     

投饲范围可控的自动投饲机研究

为解决水产养殖用投饲机投饲范围固定、投饲不均匀、饲料利用率低及污染严重等问题,提出并研制了基于气力输送和单片机控制的投饲范围可控的自动投饲机.根据其工作原理,对该自动投饲机的供料系统、抛撒系统和控制系统进行了设计,采用气力作为供料能源,喷嘴和凸台组合作为抛撒机构,选用STC90C516RD+作为控制单元.工作过程表明,与传统投饲机相比,该自动投饲机具有结构简单、饲料不易破碎、饲料利用率高、噪声污染小等特点,并可实现对投饲范围的调节和控制,达到预期投饲范围调节和均匀投饲的效果.     

渔业机械的应用推广

国外在水产养殖业的生产过程中各个环节都十分重视应用机械化设备‘特别进入80年代以来、新技术日益增多地应用于养殖生产、如：利用太阳能、远红外线及风能在生产过程中的加温以及在增氧机上的应用；电子计算机在饲料工厂、投饲及水质分析上的应用；声、光、电在鱼苗计数、投询和赶鱼、起捕鱼中的应用等。近几年，微电子、计算机技术在养殖业中应用也很广泛，美国的投饲机用微机控制能显示出鱼的个体，计算出尾数而自动控制投饲量；日本的网箱使用能定时定量自动投喂的投伺机、一个人可管理两亩网箱、经济效益高。我国养殖机械的大量发展主…     

鱼塘溶解氧无线监测与控制系统研究

溶解氧检测在水产养殖中起着至关重要的作用。研制了一套通过无线以太网(WIFI)连接,LabVIEW程序控制,并通过GSM网络使用户远程监控池塘溶解氧的溶解氧无线监测与控制系统。该系统能够在线检测溶解氧、温度等主要环境参数,并根据环境情况实施对增氧机的控制,业主可远程电脑监控或者通过手机远程监测鱼塘水质状况,并发送增氧命令,进行远程手动启停增氧机。在溶解氧超标时,系统可以自动启停增氧机,并向用户发送报告。试验结果表明,该方案提高了水质监控系统的控制性能,且具有应用前景。     

水产养殖中鱼类投喂策略研究综述

水产养殖中的饲料成本占养殖总成本的比例较大,有效的投喂策略是减少水产养殖生产成本的重要途径,投饲装备投喂过程中,既要满足鱼群生长的营养需求,也要避免过多投饲,从而降低对环境的污染。当前国内水产养殖投饲装备智能化水平较低,投饲策略主要依据人工经验定量投饲,每一次喂料的偏差累积影响整期渔获经济效益。因此,科学的投喂策略能有效减少养殖成本,提高养殖效益。重点介绍了基于人工经验及生物能流的鱼群生长摄食模型、基于机器视觉及机器声学感知鱼群摄食活动的技术手段和智能投喂控制系统的发展状况,并提出投喂策略的具体实现方法。本研究可为水产养殖投饲装备从自动化升级到智能化提供参考。     

一种基于太阳能供电的水产养殖智能增氧控制系统设计

针对我国水产养殖自动化水平低、增氧设备耗能高以及太阳能发电技术普及不足等现状,设计了一套以太阳能为主要动力来源的水产养殖智能增氧控制系统。该系统采用基于ATmega128单片机的硬件电路和软件程序的设计,运用电导增量法、三阶段式充电法、逆变电路等技术,实现了最大功率点的跟踪、蓄电池的智能充放电、逆变器SPWM控制、供电源切换、增氧设备自动启停等主要功能。经样机试点测试表明,该系统运行稳定、可靠,能提高养殖池塘的增氧效率,满足节能、环保的要求。     

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。     

工厂化养殖自动投饵系统研究进展

工厂化养殖是当前集约化水产养殖主要的生产模式,可以实现精准投饵的自动投饵系统不仅能降低饵料浪费和劳动强度,还能减少环境污染,是集约化工厂化水产养殖模式最重要的配套装备之一。本文介绍了自动投饵系统的结构组成,从上料输送系统和下料抛撒系统两个方面分析了自动投饵系统的研究现状,重点阐述了气力远程输送与轨道式行走输送这两类应用最多的集中式自动投饵系统的特点、存在的问题及解决方法。研究认为这一集水质监测、自动投饵装置和投喂决策系统于一体的闭环远程管理控制系统符合未来的发展趋势。     

养殖池塘太阳能供电智能增氧系统设计研究

针对水产养殖存在的自动化水平低、增氧设备耗能高以及太阳能利用技术普及不足等现状,设计了一套以太阳能为主要动力来源的水产养殖智能增氧系统。通过研究太阳能供电系统各部分的组成结构、运行方式及特点,结合选定地点的太阳能资源情况,分析不同情形下太阳能的辐射强度,确定光伏阵列容量,计算系统每日发电量与负载用电量的匹配情况,以达到太阳能电池板容量的优化配置,并将其应用于智能供氧系统。系统采用基于ATmega128单片机的硬件电路,以及软件程序设计,运用电导增量法、三阶段式充电法、逆变电路等技术实现最大功率点的跟踪、蓄电池的智能充放电、逆变器SPWM控制、供电源自动切换和增氧设备自动启停等主要功能。结果显示,该系统能有效提高鱼塘增氧效率、降低养殖成本,实现水产养殖的环保化和自动化。结果表明:该系统运行稳定、可靠、节省电能,能提高水体溶氧,可满足节能、环保的要求。     

基于NB-IoT和无人船巡检的水产养殖场物联网系统研究

针对养殖水质检测与调控的实际需求,提出了一种基于NB-IoT(Narrow Band-Internet of things,窄带物联网)和无人船巡检技术的水质检测与调节物联网系统.通过将无人船作为移动水质感知节点采集养殖水质信息,然后通过NB-IoT无线通信技术将数据上传至OneNET云平台,最终将水质信息可视化呈现在...     

中国水产养殖装备发展现状

水产养殖是我国渔业的最重要组成部分,水产养殖机械装备是现代水产养殖业发展的重要标志,绿色、高效的现代化水产养殖产业结构升级对水产养殖装备提出了更高的要求,基于装备与信息技术协同的智慧水产养殖成为现代渔业发展的新趋势。本文围绕池塘、工厂化、网箱、筏式以及底播养殖等我国主要养殖方式,梳理了当前水产养殖中常用的机械化装备和技术,并从环境监测、养殖对象感知、智能投喂、分级计数和养殖机器人等方向分析了我国水产养殖智能装备技术的研究进展,指出了制约我国水产养殖智能装备发展的关键问题。为实现我国从水产养殖大国向强国转变,融合机械装备和智能技术等两个领域的前沿技术,提出了“机械化、自动化、智能化并举”的水产养殖智能装备发展新思路。     

移动式太阳能增氧机的改进设计与试验

为进一步提高移动式太阳能增氧机的使用效率、降低开发成本,采用Solidworks软件对原型机进行了改进设计及性能测试。通过对运动控制系统的简化和采用非接触式换向的水面行走机构,使得来回行走更加灵敏。性能测试结果显示,改进后的移动式太阳能增氧机,当光照度为17 000 Lx,转速可达到34 r/min。光照度越强,叶轮转动越快,其增氧效率也越高。在输入电压24 V时,选用8.2 kΩ和2 kΩ电阻进行分压,可以使控制电压达到4.7 V。对光敏传感器进行的优化结果表明,选用4.2 kΩ光敏阻值,在低光照强度下能够达到最低20 r/min的转速要求,遥控距离可达到45 m,平均运行时间可达6 h/d左右。电气控制系统采用单元模块,以及更加便捷的水面行走机构,不仅实现了原型机的全部控制要求,还降低了材料成本费用。结果表明,改进后的增氧机性能稳定可靠,适于在池塘养殖中推广。     

池塘养殖中不同机械增氧技术的组合及效果验证

为解决河南中牟县万滩镇养殖池塘机械增氧技术单一的问题,通过试验研究微孔式、水车式、涌浪式等几种增氧机的性能及使用方式,以达到提升增氧效果和提高养殖效益的目的。结果表明,该地区池塘溶氧含量高而利用率低,养殖户传统增氧方法不当。适宜增氧方式为:涌浪式增氧机适合在晴天下午使用3~6 h,可有效提升周边20 m范围内底层水体的溶氧水平;投食前后半小时开启和关闭微孔式、水车式增氧机,可提升投食期间投饵区溶氧水平1~2 mg/L,保证鱼群的进食效果;夜间搭配使用微孔式和低功率叶轮式增氧机增氧,可使微孔区域底层水体溶氧比不增氧状态高出1 mg/L以上。     

高品质鱼粉加工装置研究

随着水产养殖业的高速发展,鱼粉作为优质水产饲料的原料在国内有着很大需求。为提高鱼粉生产的效率、提升鱼粉成品的品质,研制了一种高品质鱼粉加工装置。该装置优化了加工工艺和加工设备,精准控制鱼粉加工过程中蒸煮、压榨、干燥环节的工艺参数,通过引入蛋白质检测装置,精准控制蒸煮环节温度,以此降低蛋白质变质现象;采用双级干燥工艺和脂肪检测装置来降低鱼粉的含水量和脂肪含量。成品鱼粉品质的测定试验表明,该装置生产出的鱼粉与传统加工装置生产的鱼粉相比,蛋白质含量提高11%,脂肪含量降低17%。通过饲养试验进一步验证了鱼粉品质的优越性。从渔业可持续发展的角度来看,高品质鱼粉加工装置具有较好的市场前景。     

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。