升降式水产养殖水质自动检测系统设计

水产养殖水质参数检测作为现代化水产养殖的重要特征正受到越来越多的关注。为满足水产养殖业对水质环境参数检测的迫切需求,研究设计了一种升降式水产养殖水质自动检测系统。该系统由无线传感模块和传感器保护模块构成,无线传感模块采用GPRS无线传感技术实现水质参数的采集和传送;传感器保护模块利用PIC16F877A型单片机作为控制器,通过ZigBee实现与服务器的远程通信,从而控制检测装置的升降和水质传感器的冲洗与保湿。通过PC或手机客户端,养殖户可以对检测系统进行实时监测和控制。结果显示,系统运行稳定,装配简易,操作方便,实现了对鱼塘水温、溶氧和p H的自动检测;远程控制反应时间在1 s以内,数据传输错误率基本为0;溶氧、p H和温度传感器的最大相对误差分别为0.55%、1.89%和1.32%。研究表明,升降式机械结构工作稳定,实现了传感器的冲洗、保湿功能,远程控制动作反应速度和测量精度达到水产养殖水质信息采集的要求,能够满足水产养殖水质检测的应用要求。     

基于LoRa的小龙虾生态养殖监控系统设计与实现

针对小龙虾传统养殖过程中环境污染严重的问题,设计了一套将生态调控和智能调控相结合的基于LoRa技术的小龙虾生态养殖监控系统。系统通过循环调水模式,并且依据养殖生物间的互补共生共存原理,设计了"稻、草、虾"混合生态养殖模式。通过LoRa技术实现水质数据信息采集,根据模糊控制算法智能处理溶氧量,向下位机发出控制指令,并且通过4G路由器和云服务器共同搭建VPN,实现系统的远程控制。结果显示,利用LoRa技术可克服广域网存在的低功耗、短距离问题,系统显示中心运行正常,数据传输稳定。该方案具有通信距离远、部署简单、成本低的特点,且坚持绿色生态养殖理念,为水产养殖与物联网相结合的应用研究提供有效参考。     

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。     

边缘算力在智能水产养殖方面研究与应用

为了减少水产养殖污染,保证养殖生态系统的安全,提高生态环境质量,利用物联网技术设计并实现一种水产养殖智能监控系统。该系统通过智能传感器终端实现对养殖区域水质的溶氧、pH、水温、光照度、环境温度、环境湿度等参数的实时采集、远程显示和自动控制,实现远程智能养殖。同时,系统利用树莓派作为边缘算力设备,从感知层、传输层、边缘计算层、应用层四个主要方面对系统进行说明,通过智能算法实现实时精细化管理资源的目标,使数据可视、可信,进一步探究水产养殖方面进行智能化协同化的可行性。研究表明,该系统在实物模型上运行稳定、感知准确、控制及时和扩展性强等优点,可在水产养殖中进行推广和应用。     

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。     

增氧测控装置的设计与研究

增氧测控系统涉及的是水产养殖溶氧测控的技术领域,是为了解决现有增氧测控方面存在的不足而设计的,本系统具有模拟人工进行定时增氧的功能;可利用溶解氧检测电路进行养殖水体溶氧量自动监测与控制;既具有模拟人工进行定时定量增氧的功能,又可以实现24小时全自动控制增氧系统进行增氧工作;对增氧系统电动机的工作情况进行实时监控及显示,在发生过流、缺相时将自动停止增氧系统的工作,并发出声光报警。     

带有溶氧预测的水产养殖监测平台的研究

针对传统水产养殖水质监测系统不能提前预警和通信延迟高的问题,提出一种带有溶氧预测的低延迟无线传感水质监测平台。本研究搭建了4个水质监测节点,通过LoRa模块与汇聚模块进行通信,实现了水质数据的实时监测。应用边缘计算的策略,将云服务器的计算和系统控制任务卸载到上位机来降低系统延迟。上位机更新本地和云服务器的数据,同时基于小波变换和长短期记忆网络(WT-LSTM)模型实现溶氧预测功能。结果显示:与其他预测模型相比,WT-LSTM模型效果更好;pH、温度、溶氧、电导率和氨氮监测数据的相对误差,分别小于1.4%、0.7%、0.2%、12%、5%;基于评测系数分析,溶氧1 h的预测结果比较准确,可作为溶氧预警的参考。本平台可以在低成本、低延迟的情况下,实现水质数据的实时监控,并完成1 h内溶氧的预测,使得系统对增氧机的控制更加合理化、智能化。     

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。     

基于模糊控制的水产养殖环境智能监控系统设计

为实时掌握水产养殖水质和气象环境信息,针对溶氧控制过程中非线性、惯性大和时滞的问题,以循环水流水槽养殖模式为基础,设计了水产养殖环境监测和控制系统。通过PLC对养殖环境中溶氧、pH、温度、湿度、风速、风向、大气压等参数进行信息采集与传输,上位机实时显示环境信息,用模糊算法处理信息,处理后的结果作为PLC的输出传送到变频器中,变频器控制增氧机调节水中溶氧量。结果显示:该系统可实时传输与显示上述参数信息,提供历史数据和环境异常报警功能。模糊控制在调节溶氧过程中超调小、精度高,溶氧偏差±0.4 mg/L,可减少增氧机启停次数、延长设备寿命。监控系统进行实地应用测试,达到预期效果,可在水产养殖中进行推广和应用。     

基于ARM9及Android的水产养殖监控系统设计

为促进水产养殖的技术更新,提高生产过程的自动化水平,设计了一种基于ARM9处理器和Android操作系统的水产养殖自动监测控制系统。采用STM32微处理器实时采集养殖场水温、p H、溶氧、水位4项参数,用ZigBee节点技术进行综合,并以无线方式传输数据至Android终端,实现水质参数的自动调节与控制。当溶氧浓度和水位超出预定阈值时,系统根据检测结果自动控制增氧机与补排水泵的开启与关闭;当p H与水温超出阈值时,系统会通过终端及现场报警提醒人工干预,减少环境对水产养殖产量的影响。测试结果显示,可控制溶氧、水位在合理误差范围内(分别为±0.4 mg/L、±2 cm),可以满足水产养殖远程监控的要求。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

低温活鱼运输箱监控系统研制

目前市场上应用的活鱼运输装置大都采用人工控制或单片机控制系统,自动化水平低或抗干扰性差,不能满足长途运输的要求。为了提高低温活鱼运输箱系统的自动化水平,改善活鱼运输条件,提高活鱼运输的存活率,采用PLC为核心控制器,触摸屏为人机界面,通过对系统的硬件和软件进行设计,实现了设备的启停控制,运用PID控制算法和脉冲定时器建立的PPI通信网络,实现了温度、pH值和DO的自动采集与控制。系统温度、pH值和DO控制范围分别为3-35℃、8-13 mg/L和6.5-8.0,箱体内水温分布均匀,升温和降温速率平缓。试验结果表明,空载时,箱体内水体温度分布偏差为1℃,温度上升和下降速率分别为2.5、2.3℃/h;按鱼水质量比1:2运输,水温控制在6.7-7.3℃、DO在8.9-12.8 mg/L,pH在6.5-7.5的水体条件下,运输时间约为72 h时,武昌鱼的存活率达到96.7%。系统性能稳定、可靠性高、人机界面友好、使用灵活,能适应不同地区和不同鱼种的运输要求。