水产养殖水质检测与控制技术研究进展分析

水质的实时监测和调控是水产养殖过程中的关键环节,是保证水产品品质的重要措施。本文在总结和整理现有国内外研究成果的基础上,结合国内水产养殖多为池塘、网箱等封闭水质环境的特点,对水产养殖水质监测与控制系统的典型架构、水质重要参数的检测技术、水质监测与控制系统的通信技术和智能控制技术进行了分析和讨论。提出了未来技术发展方向:实时在线的水质监测和传感技术将成为研究的重点方向;水质参数的预测仍将是水质监测技术的重点研究方向,其中非线性预测模型是水质预测模型构建的主流方法;结合数据融合技术的多参数传感器正成为研究热点;低功耗广域网将成为水产养殖水质监控系统主流的远程通信技术。     

基于FAST的智能化水下投饵机器人设计

【目的】现有投饵机械主要集中于水上自动化投饵,但根据经验判断投饵量以及饵料的不定向移动容易造成资源浪费和环境污染,需对饵料投喂技术进行智能化改进。【方法】课题组基于物联网背景下的水产养殖,设计了一款立体监控智能化水下投饵机器人,该产品搭载定位器、传感器、水质监测装置和饵料投放装置。采用FAST分析法分析了淡水养殖户的用户需求,构建了投饵机器人的功能系统;以鲤鱼为试验对象,利用BP神经网络建立了智能化投喂模型,该网络经过43轮重复训练后选取了7组测试样本送入模型测试,分析了投喂模型定量投喂的真实程度;通过人机协同试验,系统性地研究了人机协同方式。【结果】该设计可以完成航行器自主避障巡航、水质监测和饵料定量投喂等任务,可以实时反馈水质监测信息和航行器行进路线。【结论】1）基于FAST的智能化水下投饵机器人可以达到科学养殖、健康养殖的目的,有助于减少养殖人员的工作任务、有效节约资源并改善环境,对智能化水下养殖机械和环境友好型水产养殖行业具有一定的研究价值;2）该产品目前仅适用于雾化饵料投喂,在普及方面还存在一定的局限。     

基于单片机的水产养殖水质监控系统设计

根据工厂化内循环水产养殖的特点和中小型水产养殖户的需求,设计一种基于单片机的水产养殖水质监控系统,应用单片机技术对水质实时监控,具有高性价比、使用简单、可靠有效等特点,可实现对养殖池的自动控制.     

基于Web的水产养殖环境监控物联网系统

讨论了通过对网际组态软件Web Access的应用,实现对水产养殖环境实时监控物联网系统的开发。该系统由传感器采集网络、中央服务器与Web Access监控节点网络、养殖户和远程专家组成。通过传感器节点采集水质参数信息,并将采集到的信息通过GPRS发送到中央服务器,利用Web Access实现人机交互,养殖户就可以通过互联网实时查看水质的相关参数与控制设备的实时状态。而养殖户所遇到的养殖问题也可以通过Web浏览器来访问远程专家得以解决。      

基于WSN的水产养殖环境监测系统

将无线传感器网络(WSN)技术引入到环境监测系统的开发中,可有效解决水产养殖工作环境复杂、监测地点分散和布线成本高等问题。所介绍的监测系统以一套无线传感器网络节点来形成获取环境参数的自组织网络,利用一种基于GPRS的远程数据传输系统实现无线传感器网络与远程监控端的通信,并通过监测软件对数据进行接收、观测和存储。实验室和水产养殖基地的测试表明,系统运行稳定,数据真实可信,可对水产养殖环境进行有效监测。     

水产养殖环境无线监测与自动控制系统设计

针对水产养殖环境粗放调控的现状,研发了一套基于虚拟仪器、无线传感网络及GSM技术的水产养殖环境无线检测与自动控制系统。基于虚拟仪器技术,系统能够现场在线检测溶解氧、温度和pH值等水产养殖环境因子,并能视情自动控制增氧机;基于无线传感器网络（ZigBee技术）形成多鱼塘群控;通过GSM技术将水产养殖环境参数变化和预警发送到养殖户手机。系统在天津宝坻鱼种场示范应用表明:能够精准实施检测和控制养殖环境,达到了节能增效的目的。      

基于水产养殖现状的智能化研究及推广——以广东省茂名市官桥镇为例

为解决淡水养殖中存在的“靠天吃饭”、过度依赖养殖户的经验、养殖制度尚未完善、现代化设备缺少和智能化管理缺乏等问题,本研究提出了一种智能化水产养殖系统,并对系统的软件与硬件进行了设计和分析。该系统采用LoRa技术、物联网传感器技术与大数据分析技术,通过传感器感知外部环境,经由大数据分析专业化处理,在软件上将数据实时反馈给系统使用者,实现了水产养殖行业的智能化监测与管理。研究和推广现代智能化水产养殖系统,一方面,可以远程监测并改善淡水养殖的水域环境,节约人力成本,提高水产品的质量与产量;另一方面,可以依靠更便捷的方式实现养殖户的增收增益,加快淡水养殖业的现代化建设步伐,助力乡村振兴。     

基于IOT云平台的智慧农业联动系统

【目的】为解决传统农业种植、施肥、灌溉、管理粗放的生产模式,提升农业生产效率,解决劳动强度大、劳动力不足的问题,智慧农业在精细化种植管理方面的研究势在必行。【方法】笔者设计了一款智慧农业管理平台,基于物联网控制技术搭建系统,硬件云端设备采用DAMT0888型多路主控设备,数据交换采用Modbus通信协议,数据传输采用485总线手拉手传输方式;智慧平台显示方式采用多模块云组态式架构,控制台采用DO场景配置;农业主控机模块开发点位支持8路DI输入控制、8路DO输出控制、8路AI传感器信号接入,设备可拓展功能接入4块显示屏幕组建大田、大棚联合监测系统。【结果】该智慧农业系统实现了“农业环境监测+机电联动控制+信息溯源”的农业信息采集一体化,可远程监控室内外空气温湿度、二氧化碳、土壤温湿度、土壤EC值等实时数据,联动控制通风设备、遮阳电机、电磁阀浇灌、卷帘开合电机等电气设备。【结论】系统设计合理,变化曲线实时显示,监测数值实时展现;实现本地控制与联网控制同步,通过益农云、小程序和App等进行远程调控,数据以及设备状态清晰显示,通过触控屏幕操作实现了每一路电气设备的控制,每一组传感器的信息实时查...     

基于嵌入式的水产养殖环境监控系统设计

随着物联网技术、嵌入式技术和农业技术的进步,我国水产养殖模式逐渐向着工业化、集约化方向发展,其中水质监控是实现水产养殖现代化的关键。本文设计并实现一种基于嵌入式技术的水产养殖远程监控系统。该系统采用嵌入式技术、GPRS技术和无线传感技术实现对养殖水质的关键参数:温度、pH值、溶解氧含量的实时采集、实地监控以及远程监控。远程监控是通过PC或手机终端浏览器远程控制投饵机、增氧机和加热棒,实现智能化远程养鱼。该系统运行稳定、数据采集准确、控制响应迅速,可在水产养殖环境智能化监控广泛推广。     

基于NB-IoT技术的温室大棚环境监控系统设计

【目的】传统监控温室大棚存在待机时间较短、线路布置困难、无法远程监控等问题,且受监测设备价格以及操作复杂性的影响。【方法】笔者充分结合NB-IoT技术与移动互联网技术、传感器技术、微处理器技术,设计了一种能够对温室大棚环境进行有效监测的新型系统。该系统硬件设计主要以NB-IoT通信技术和STM32处理器为基础,利用具有较高精确度的温湿度传感器DHT22对温室大棚各项环境参数进行采集;软件设计则充分整合了emWin用户界面和uC/OS-Ⅲ操作系统,设计了更加智能化的移动设备App终端。并且,运用TESTO440温湿度检测仪对系统进行了长达1个月的稳定性测试。【结果】该系统能够持续工作1个月,并且各项指标以及工作状态始终保持在稳定范围,能够充分满足温室大棚实时监控的要求。【结论】基于NB-IoT技术的温室大棚环境监控系统测试得到的数据具有较高稳定性和可靠性,测量精度也较高,具有较强的实用意义与价值。     

水产养殖水质环境无线监测系统设计与实现

针对目前水产养殖环境监测手段及监测设备基础薄弱、相对落后的现状,应用无线传感技术、嵌入式计算技术、微机电技术(MEMS)、分布式信息处理技术及无线通信网络技术于一体的无线传感器网络,为水产养殖环境提供数字化、网络化、智能化的实时动态监测系统。该系统不仅能够对水产养殖环境的主要检测指标(水温、PH值、溶氧量、浊度、氨氮等)进行实时监测,还能够对检测指标进行数据融合和挖掘,以建立水产养殖环境检测指标历史数据库,实现监测数据的本地或远程、实时、动态显示和分析,为水产养殖过程中有效提高水资源利用率、改善养殖环境质量、降低污染物的排放等提供了一种重要技术手段和科学依据。     

水产养殖水质监测与智能化管理系统的研发

阐述一个水产养殖水质监测与智能化管理系统的研究与开发,重点对配电箱设计、GPRS模块设计及上位机管理软件设计进行了说明.该系统方便了水产养殖户养殖管理,提高了管理效率和养殖安全性.     

基于物联网的水产养殖远程监控系统设计

针对工厂化水产养殖规模越来越大,对水质要求越来越高,本地监控已经不能满足需要的问题,提出一套基于物联网的多任务多终端水产养殖远程监控系统,实现养殖用户能够随时随地监测、管理pH、溶氧、温度、水位等水质参数信息以及控制增氧机、调节阀等节点的功能。软件平台应用B/S模式和C/S模式相结合结构设计。主要介绍WWW浏览器平台和Android客户端的设计方法,着重介绍浏览器平台的控制插件和预警模块,以提高系统实时性,保证鱼池生产的高效性和安全性。对系统的性能进行测试,远程手动控制模块成功率97%,预警模块准确率94.7%;用户通过有网络覆盖的终端,能实时监控鱼池现状;人机界面友好,能够很好地适应水产养殖的需要。     

灌区测控一体化闸门系统设计与试验

【目的】实现灌区明渠输配水的智能化控制。【方法】采用传感测量、电气控制、机械设计制造和无线通信等技术,研发了一种基于PLC和物联网的灌区测控一体化闸门系统,该系统主要包括两大部分:现地闸门终端和物联网远程监控系统。本研究运用矩形渠道平板闸门的过流量检测方法,然后融合信息采集、自动控制等技术,使该闸门系统具备渠道水位、闸门开度、过闸流量等参数的计量功能;采用对称双齿轮齿条作为平板闸门升降的传动机构,提升了闸门启闭运行的稳定性、安全性和效率;研制了基于PLC的现地闸门终端控制装置,具有闸门终端远程通信和自动控制的功能;开发了远程监控平台软件,包含手机端和电脑端,实现了对闸门的远程监控与工情数据管理。【结果】闸门终端工作性能稳定,系统具有计量精度高、稳定性强、操作和维护方便的特点,闸门开度控制的最大误差为1mm,网络丢包率接近于零,自由出流的测流误差小于4.6%,淹没出流的小于8.3%。【结论】因此,该系统适用于灌区中小型渠道输配水过程的精准控制。     

基于无人船的水产养殖水质动态监测系统设计与实验

针对传统水产养殖水质监测多使用部署在固定位置的无线监测节点,存在监测范围小、监测位置不灵活和部署成本偏高等问题,设计了基于自动无人船的水产养殖水质动态监测系统。该系统融合无人船和多个传感器进行水质采样,测量水温、p H值和水体浊度等指标,通过岸基控制台将监测数据上传至云服务器。为保证系统的有效性和准确性,提出以自动无人船悬停采样为主的水质监测和低航速下的水质异常检测,结合基于地图解析的路径规划策略,实现无人船自主航行,以提升监测效率。经实验验证,与传统方案相比,动态监测得到的水温相对误差绝对值不大于0.5%,p H值相对误差绝对值不大于1.43%,浊度相对误差绝对值不大于4.9%,均在各传感器精度范围内,可满足监测需求。将该系统部署于水产养殖区,在9 800 m2水域内共采集731组有效数据,测得各水质指标数值均在正常范围内,监测区域覆盖达水域面积的68%。该方法为水产养殖业的水质监测和异常检测提供了解决方案。     

基于物联网技术的水产养殖智能控制系统

研制基于物联网技术的水产养殖智能控制系统,以手机平台实现设备工作状态判断、远程操控。并自主开发ATS模块、pH测控模块、饲料投放控制模块,切实解决养殖户在无人值守时遇到的突发停电、水质异常、饲料投喂等问题,大大减轻养殖所需投入的时间成本。     

基于氨气敏电极法的水产养殖氨氮在线监测系统设计

为提高水产养殖氨氮检测效率和测量精度,降低养殖鱼体死亡所带来的经济损失,本研究以水产养殖水体中氨氮为研究对象,设计了一种基于氨气敏电极法检测原理和数据无线传输技术的水产养殖氨氮在线监测系统。该在线监测系统结构以氨气敏电极法的检测反应条件为基础进行设计,硬件电路以微处理器STM32F407ZGT6为核心进行开发,远程数据监控平台通过JavaWeb网页技术进行开发。通过测试证明:该系统可实现养殖水体的氨氮浓度的远程自动检测,能够较好地满足水产养殖氨氮在线监测的要求。     

工厂化水产养殖远程测控系统研究

工厂化养殖是现代水产养殖的必然发展趋势,需要重点解决的问题是连续不间断地监测并控制养殖水质.为此.提出了一个远程在线自动测控系统方案,实现并成功应用于水产养殖基地.经实践证明,此系统是一个结构简单、低投入高产出、实用价值较高的工厂化水产养殖远程自动测控系统.     

基于WSN的观赏鱼养殖水质环境监测系统研究

提出了一种基于无线传感器网络（WSN）的观赏鱼养殖水质监测系统。该系统可以实时监测养殖水质环境参数,同时在水溶氧量不高的情况下可以开启增氧机进行增氧,保证观赏鱼养殖水质处于最佳状态。数据采集节点可以采集养殖水域的温度、pH值及水溶氧量等数据,并可通过900MHz协议无线通信方式上传至中继节点、USB网关节点、GPRS网关节点等。USB网关节点接到数据后通过USB接口上传至计算机;GPRS网关节点接收到数据后将数据上传至远程服务器,用户可以通过手机访问远程服务器查看水质数据;中继节点可以保证大范围数据采集链路的完整性和畅通性。在测试阶段,测试结果表明丢包率与发射功率呈反比关系,与传输距离呈正比关系。同时,高发射功率意味着高能量消耗,所以可根据不同的通信距离选择合适的发射功率,增加该网络的稳定性及低功耗特性;本系统各传感器误差均满足观赏鱼养殖水质监测参数误差要求,可对大范围观赏鱼养殖水域提供可靠地水质参数实时监测。     

基于自动巡航无人驾驶船的水产养殖在线监控技术

研制了一种由自动巡航无人驾驶船、环境生态监控装置和远程服务平台3部分组成的水产养殖在线监控设备,在提高养殖监控效率和降低监控成本的同时,实现养殖过程的实时在线监测和精准调控。综合应用自动化航向航速控制、自动导航定位和防碰撞技术,实现无人驾驶船的自动巡航功能。利用无人船运载自制的多功能环境生态监控装置,实现水质指标(温度、溶解氧、p H值和氧化还原能力)以及鱼、虾生态信息的实时定点获取,并能根据用户需求调整检测指标。无人船在大幅减少环境生态监控装置数量的同时,有效提高了装置的检测精度。将统计分析、信息融合、组态控制、嵌入式等技术相结合,用于对数据进行处理与分析,实现养殖现场环境调控设备的精准控制。试验表明,该监控设备能满足规模化水产养殖需求,对推广应用精准农业技术与装置、进行水产养殖过程监测与精准调控有积极的促进作用。