扦样式水产养殖水质监测装置的设计

传统水产养殖水质监测装置往往采用水质监测传感器固定浸埋水中的工作模式,造成水质监测传感器损耗大、工作寿命短。设计一种扦样式水产养殖水质监测装置,通过扦样工作模式创新设计、水体采样方式创新设计,把水体样本抽取到指定传感器位置进行检测,监测精度提高30%;非检测时期,传感器和被监测水体实现非直接接触,从而保护传感器,使其使用寿命比传统装置传感器寿命延长70%。在同一深度,利用该装置的运动机构实现同一深度,不同位置多点扦样,监测数据更加全面。通过位置传感器、单片机(包括STM32F4、MAX813看门狗芯片)调节扦样杆下降深度,避免人工操作可能带来的误差。     

基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统

集约化的水产养殖对养殖水体水质有较高的要求,不准确的测量和延迟的数据采集会影响养殖生产的顺利进行.设计了一种基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统,将无线传感器网络与上层应用系统有机结合,在自组网情况下实现了水产养殖相关数据的实时监测.该系统在Cotex-M4 ARM架构下以微处理器STM32F405与无线射频芯片CC2530为核心,对系统底层硬件、底层软件、应用层软件进行了开发.同时,为提高数据的准确性,采用新型支持度函数加权融合算法对系统采集的多传感器数据进行融合.整个系统测量精度高,实时性强、运行稳定,能够较好地满足水产养殖水质监测的要求.     

基于光伏供电的水产养殖水质检测平台设计

针对传统水产养殖水质监测装置存在的水质监测传感器工作寿命短、水质信息采集频率不固定等问题,设计出一种基于光伏供电的水产水质检测平台。通过检测模式创新设计、供电模式创新设计,在完成水质检测后,由螺杆传动机构带动固定在其底部的水质传感器脱离水体。实现非检测时期水质传感器和被检测水体的非直接接触,延长水质传感器使用寿命。在监测中心预先设定水质信息采集的频率,到达检测时间就控制螺杆传动机构下降,使水质监测传感器深入被检测水体中,实现定时检测。光伏阵列给平台各单元供电,使平台结构更加简洁。利用单片机(STM32F4、MAX813看门狗芯片)控制螺杆传动机构的升降,ZigBee网络进行数据的传送。结果表明,该设计方案能满足水产养殖的需求,使水质监测传感器寿命延长80%,检测精度提高35%,为水产养殖领域提供了一种可靠的方案。     

集成传感器清洁功能的水产养殖环境远程测控系统设计

系统设计为集成传感器清洁装置的水产养殖环境远程测控系统,设计采样箱将传感器数据采集及清洁装置集成一体;采用PLC为主控制器,完成对传感器清洁系统、增氧泵、采样水泵等可执行装置的控制;现场人机交互选用MCGS触摸屏,触摸屏作为主机,通过485总线实时采集传感器数据,实现测试数据的实时显示、储存及历史信息统计;PLC与触摸屏之间通过RS232总线通讯交换数据,同时PLC与GPRS模块GRM200G通过485总线通讯,将现场信息传到服务器,实现远程监控。试验结果表明,系统运行稳定可靠,操作界面友好,实现了对水产养殖水质参数的实时监测与远程监控。     

青虾养殖池塘水色与水体理化指标的相关性研究

该研究随机采集呈绿色、白色、茶色、黄色4种常见水色的青虾养殖池塘水样,测定水质p H值、氨氮、NO2-3项理化指标,开展青虾养殖池塘常见水色与水体理化指标相关性研究。结果表明,呈绿色、茶色水样的水体氨氮、亚硝酸盐氮平均值低于阈值,超标水样比例较少,为优质水色,需要保持水色。呈白色和黄色水样氨氮平均值分别高于氨氮阈值1.86倍、3.74倍,超标水样比例显著高于绿色与茶色水样,为劣质水色,需要进行水质调优。     

基于无线通信平台的养殖水质监测系统的设计

为改善目前国内养殖水质监测的现状,利用GSM在无线通信领域的技术优势,设计了一种养殖水质监测系统,实现了对养殖水质p H和温度的无线动态监测。系统以STC89C52单片机为主控器,利用溶液p H传感器和温度传感器模块收集养殖水质p H和水温数据,实现数据的实时采集与处理,并提供了数据的实时显示、存储、分析以及预警功能;采用SIM900A短信收发模块,实现水质监测无线监管。结果表明,该系统运行稳定,数据传输正常,能够完成水产养殖水质参数的监测。     

基于ZigBee技术的水产养殖环境监测系统

[目的]实时监测水产养殖中的水环境,提高水产品产量。[方法]采用无线传感器网络的ZigBee技术设计可以实时采集、显示和处理水产养殖中水体的温度、溶解氧含量和pH等水环境因素,适合养殖环境中水水质的监测系统。[结果]监测系统传输稳定,传输的数据正确率达98%以上,达到预期要求。[结论]基于ZigBee技术的水产养殖环境监测系统可以实现数字化养殖,提高水产品产量。     

集成传感器射流清洁的水产养殖环境监测系统设计

在水产养殖监控系统中,水质在线监测传感器长时间在水中工作容易附着各种杂质,影响水质因子数据采集的准确性。设计了集成传感器射流清洁功能的水产养殖环境监测系统,采用可编程逻辑控制器(PLC)作为下位机主控制器,设计内部集成传感器射流清洗系统的不锈钢水质采样箱,由PLC完成水质参数的数据采集及测试水泵、清洗水泵等设备的实时协调控制;上位机选用监视与控制通用系统(MCGS)触摸屏,实现系统状态的实时监控。     

养殖水体在线自动监测系统的总体构架及特点

养殖水体在线自动监测系统是以分析设备为核心,以互联网为基础的水质在线监测系统,通过监测终端采集数据,基于遥感器和GPS进行数据传输,监控中心通过处理收集的有效数据信息分析水质参数变化规律,为人工、半自动化和自动化养殖提供基础数据,进而完善管理,提高水产品的产量和品质。为养殖水体在线自动监测系统在水产养殖中的推广运用提供参考,介绍了养殖水体在线自动监测系统的监测目标、总体构架及特点。     

基于嵌入式系统的洪泽湖水产养殖污染环境的远程数据采集与监测

针对洪泽湖污染事件频发且对水产养殖业已经造成重大损失的现状,提出一种专门针对洪泽湖水产养殖污染环境的数据采集及监测系统。该系统主要利用嵌入式S3C2410及MAX197芯片实现了对多通道污染信息的数据采集与监测过程,可以根据不同模拟通道的特点,通过MAX197的控制字,不同的信号输入范围和采样模式实现多样化采样方式和不同量程的数据采集。另外,在有效采集由污染检测传感器测得的多路污染信号之后,系统能够将各水质原始资料数据封装并通过GPRS模块发送给上位机或中心服务器进行后续的处理分析,从而满足了水质数据实时监测要求,实现对污染参数的自动监测。整个系统的成本低功耗低,具有较高的实用性和可靠性,将会成为洪泽湖水产养殖污染环境数据采集与监测的一种有效手段。     

温室池塘高密度循环水养殖系统构建

为探索一种经济可行的工厂化循环水养殖模式,设计了一种将温室大棚养殖与水质净化设备以及增氧设备涌浪机等合理搭配的简易工厂化循环水养殖系统,以加州鲈鱼为养殖对象,分析了养殖期间系统水质指标、鱼类生长状况以及系统经济前景。结果表明,经过4个月的养殖,该系统鱼类养殖密度由初始2.12 kg/m3增加到5.86 kg/m3,成活率达到95.1%。水质监测结果表明,养殖期间氨氮、亚硝氮和溶解氧平均浓度分别为(0.66±0.35)mg/L、(0.19±0.089)mg/L和(6.64±0.25)mg/L;水温维持在27.34~28.00℃,pH为6.73~7.34。经济分析表明:每667 m2池塘养殖利润可达17.42万元/年,投资回报期为2.75年,具有较高的经济价值,若选取价格更高的海水鱼类,市场前景更广。该研究表明,温室池塘循环水养殖系统是一种经济可行、高效、节能减排的养殖模式。     

海洋牧场组合式无人监测船设计与试验

随着海洋牧场建设向纵深发展，对海洋生态环境、渔业资源进行动态监测和评估变得尤为重要，移动式自主监测是可行方案之一。针对现有监测方式效率低、灵活性差、成本高、运输投放困难等问题，提出了可搭载多类型监测设备的组合式无人监测船。进行了船体结构设计和监测仪器安装机构设计，考虑船体吃水载重及平稳性进行了配重机构设计；基于计算流体力学方法对船体阻力性能进行仿真计算并完成了水下推进器选型，对无人船连接桥结构受到浪高海况，进行了静力学强度有限元分析，船体结构强度能够抵抗4级海浪。对样机开展了试验验证，试验结果表明：无人监测船各机构工作运行稳定无干涉，设计吃水深度0.25m，航速达2.5m/s，能够胜任海洋牧场工作海况；监测设备搭载后工作稳定，可实时监控水下渔业资源、勘探水底地形、监测水体pH值、温度和溶解氧等数据。该研究为海洋动态、实时监测及数字化提供了技术支撑，为海洋牧场组合式无人监测船的设计研究提供了一种低成本高可靠的实施方案。     

一种半潜式无人艇的设计

为了动态检测海洋、湖泊的水文数据,设计一种半潜式无人艇。基于模块化的设计思想,该半潜式无人艇分为下潜主艇体、水面浮体、控制舱和升降机构等4个功能模块。下潜主艇体的结构设计成双体,由左、右两个下潜艇体组成,每个下潜艇体外形呈鱼雷状,根据功能要求分为导流罩、传感器舱1、电池舱、传感器舱2和电机舱等5个功能模块;水面浮体的外形为船形,控制舱嵌入其中;升降机构采用步进电机和丝杆,调节主艇体的下潜深度。基于已经设定的半潜式无人艇的主尺寸,对半潜式无人艇进行稳性校核。利用FLUENT软件分析模型阻力,计算所需功率,选配合适的电机。水池实验表明,设计的半潜式无人艇在水中的姿态稳定,具有前进、改变主艇体的下潜深度等功能。     

基于ZigBee的水产养殖水质控制管理系统设计

传统大型水产养殖场凭养殖户的经验,通过观察水体颜色、鱼类异常行为以及闻水味的方式监测水质,导致监测随意性大、出错几率高、费时费力,因此设计了基于ZigBee无线网络的水质管理系统,该系统以德州仪器CC2530芯片为核心构建了一个无线传感网络,该网络可实时采集监测点温度、溶解氧含量、pH、亚硝酸盐浓度、浊度等数据,并传送到PC上位机。PC上位机同时依据水质情况,通过SMT32F101控制器控制供氧泵,水阀、投饵机等设备,及时对水质异常等状况进行及时处理。试验表明,水质数据的传输速率可达到140 kb,有效传输距离在150 m以上,系统具有可扩展性强、功耗低、稳定性高等特点,能够满足水质监控、增氧、定时投饵、病害防治方面的功能要求。     

天空地一体耕地质量监测移动实验室集成设计

中国粮食需求压力巨大,耕地质量下降会影响粮食质量和安全。现行的耕地质量监测方法因检测时间长、时空信息不足等缺陷难以满足越来越繁重的耕地质量调查监测需求。本研究探讨了适用于耕地质量监测的方法及移动实验室案例,构建了天空地一体耕地质量监测指标体系,搭建了集成卫星遥感、无人机遥感、无线传感器网络和原位速测等技术的移动实验室架构,研发了基于中间件技术的天空地多种监测方法的集成技术;创制了一套天空地一体的耕地质量监测移动实验室,并在耕地提质改造项目区域进行了实地测试,在2 h内完成5个采样点的土壤养分、重金属等13个项目所需指标的现场速测,验证了本研究成果与常规耕地质量监测方法相比监测效率和现场出具结果的能力更强。本研究能够弥补现行耕地质量监测方法的不足之处,并且在监测指标全面性和监测数据时空尺度上都更有优势,能大大提升各级业务部门耕地质量监测的效果,加强耕地管理和保护的能力。     

工厂化水产养殖水质预测预警系统的设计

在对养殖水质需求分析的基础上,设计了一种水质在线实时预测预警系统。该系统具有以下功能:水质实时信息和预测信息的查询、水质预警、水质预警设置和用户管理。在多媒体可视化界面的引导下,信息操作人员可以根据养殖场的实际情况,进行各种预警指标的设定和预警方式的设置。该系统较好地解决了工厂化养殖过程中水质监测预警问题,方便了用户对养殖用水水质的监控和管理。     

基于水声通信的海洋水质多点监测系统设计

为解决目前水质监测存在的单点测量、实时跟踪观测不及时、通信距离短和供电不便等问题,设计了基于水声通信的海洋水质多点监测系统。该系统主要包括浮标系统、坐底式水质监测系统、岸站实时数据接收系统。水质多点监测的下位机由浮标系统和海底多个坐底式水质监测系统组成;坐底式系统与浮标之间采用水声通信的方式实现水下数据上传,水声通信半径能达到10 km;以浮标作为中继系统,采用太阳能供电,利用DTU和北斗双通信将分钟数据实时传输,解决了诸多水质监测中现存的问题。研究表明,本系统数据实时上传率达到95%以上,能够满足大范围海域内水质多点实时监测的要求,可为水产养殖提供全天候有效可靠的水质参数。     

池塘摇摆式水动力装置的研发与试验

为解决池塘增氧装置水动力形成能力不足的问题,提出了一种新的设计方案。新设计基于双向输出传动机构原理,利用破水叶轮及空气中低阻偏心块的复合作用,在保障增氧能力的同时提升水动力影响范围,并对该摇摆式水动力装置在池塘的影响范围和增氧能力进行了测试。结果表明:该装置可以将水动力影响范围提升至4670 m2以上,高于3 k W和1.5 k W的叶轮式增氧机;同时在1.5 k W能耗下增氧能力为2.67 kg/h,并能达到3 k W叶轮式增氧机的66.7%,符合国家标准中对于1.5 k W增氧机的增氧能力要求。研究表明,新装置的水动力形成能力有明显提升,能够更好地解决池塘水产养殖增氧过程中水体循环能力不足的问题。