一．研發(fā)背景

在我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)飛速發(fā)展及結(jié)構(gòu)更新調(diào)整的當(dāng)下，如何更高效率、更準(zhǔn)確、更經(jīng)濟(jì)對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，成了提高產(chǎn)量、降低成本、防止魚類病害以及提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。

在傳統(tǒng)的養(yǎng)殖過程中，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)往往是通過人工采集水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，又或者是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)判別以后再釆取相應(yīng)的手段來調(diào)節(jié)水質(zhì)，這兩種方式都存在著無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、不能獲取水質(zhì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的劣勢(shì)。

現(xiàn)如今隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，以自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化為核心內(nèi)容的工業(yè)化養(yǎng)殖成為必然趨勢(shì)。圣凱安的研發(fā)人員以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以漁業(yè)養(yǎng)殖水環(huán)境為應(yīng)用對(duì)象，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套漁業(yè)養(yǎng)殖水環(huán)境的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)傳輸、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和智能控制決策于一身，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)主要水質(zhì)指標(biāo)：溫度、溶解氧和p H值等進(jìn)行分布式、網(wǎng)絡(luò)化的管理，通過擴(kuò)展，可監(jiān)測(cè)光照、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等眾多水質(zhì)指標(biāo)。（湖南圣凱安環(huán)保科技趙133..9975..32..997）

一．方案建設(shè)

1. 建設(shè)要求

（1） 保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以連續(xù)數(shù)天在陰雨天中不間斷運(yùn)行。

（2） 設(shè)置參數(shù)預(yù)警模塊，如果采集到的數(shù)據(jù)超出了安全范圍，給出報(bào)警警示。

（3） 使用溫度傳感器、PH 值傳感器、溶解氧傳感器采集水溫度數(shù)據(jù)、PH值、溶解氧數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)信息通過無線傳感模塊傳輸至監(jiān)控終端。

（4） 為水產(chǎn)生物提供一個(gè)良好生長(zhǎng)環(huán)境。

（5） 需要保證數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

（6） 遠(yuǎn)程監(jiān)控信息獲取除了PC機(jī)以外，還可以通過手機(jī)獲取，使得用戶對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)狀況信息的獲取不受時(shí)間和空間限制。

2. 建設(shè)目標(biāo)

（1）及時(shí)準(zhǔn)確地向用戶展示系統(tǒng)采集來的水質(zhì)參數(shù)情況，為用戶后期的調(diào)控與管理提供參依據(jù)；

（2）在 Web頁(yè)面和安卓客戶端顯示水質(zhì)數(shù)據(jù)并且設(shè)置參數(shù)范圍，在超出設(shè)置范圍后，發(fā)出警報(bào)；

（3）利用遠(yuǎn)程云端為其他擴(kuò)展接口的接入使用提供便利，并且云端數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性和存儲(chǔ)量都提供強(qiáng)有力保證；

（4）采集節(jié)點(diǎn)的從機(jī)之間相互獨(dú)立，每個(gè)從機(jī)都能獨(dú)立完成自己的監(jiān)控任務(wù)。

3. 方案優(yōu)勢(shì)（創(chuàng)新點(diǎn)）

本系統(tǒng)是一次物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在漁業(yè)養(yǎng)殖方面的有益探索，具有良好的推廣前景。它集感知、傳輸、存儲(chǔ)、展示和調(diào)節(jié)養(yǎng)殖環(huán)境內(nèi)的多種參數(shù)等功能于一體。系統(tǒng)在上市之前，已經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行測(cè)試，運(yùn)行狀態(tài)良好，未發(fā)現(xiàn)明顯異常狀況，可以滿足漁業(yè)養(yǎng)殖的基本要求。

4. 設(shè)計(jì)原理

5. 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

該方案針對(duì)工業(yè)化養(yǎng)殖的水質(zhì)及環(huán)境特點(diǎn)，將基于 RS485的分布式測(cè)控子系統(tǒng)和基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合，綜合運(yùn)用了嵌入式Web技術(shù)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互等技術(shù)，將SVG技術(shù)用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的圖形化顯示，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的水質(zhì)環(huán)境實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控。

整個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和終端應(yīng)用層三部分，具體工作流程如下圖所示：

感知層：這一部分主要由水質(zhì)傳感器、漁友云（水質(zhì)控制器）等硬件構(gòu)成水質(zhì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理架構(gòu)，對(duì)養(yǎng)殖池內(nèi)的水質(zhì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集和記錄。此外，針對(duì)水質(zhì)傳感器容易污染損壞的問題，還為傳感器設(shè)置了自動(dòng)清洗裝置（選配）。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：該部分的主要功能是將傳感器網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心連接起來，將采集來的水質(zhì)環(huán)境參數(shù)通過RS485、RS232等結(jié)構(gòu)傳輸至DTU模塊，然后利用GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，用于后期的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和分析使用。

終端應(yīng)用層：用戶可以通過Web網(wǎng)頁(yè)登錄監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)，查看漁業(yè)養(yǎng)殖水質(zhì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息；同時(shí)為方便用戶使用，設(shè)計(jì)開發(fā)了安卓系統(tǒng)的移動(dòng)軟件平臺(tái)，可以讓用戶隨時(shí)隨地的、多渠道的監(jiān)控水質(zhì)環(huán)境參數(shù)。同時(shí)，用戶也可以在客戶端手動(dòng)遠(yuǎn)程控制執(zhí)行設(shè)備，根據(jù)預(yù)測(cè)控制算法的處理結(jié)果控制現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)節(jié)設(shè)備

二．相關(guān)產(chǎn)品（漁友云養(yǎng)殖系統(tǒng)）

1. 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

漁友云智能水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)是一款引入新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、以及云計(jì)算技術(shù)、模糊運(yùn)算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，全新開發(fā) 的新一代智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，專用于24小時(shí)手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控養(yǎng)殖水體多參數(shù)數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制聯(lián)動(dòng)機(jī)械。手機(jī)可不限距離24小時(shí)全天候觀測(cè)塘口水質(zhì)數(shù)據(jù)，具備自動(dòng)告警功能，包括離線告警，數(shù)據(jù)異常告警，設(shè)備故障告警等功能，另附更多增值功能，如多 日曲線對(duì)比圖，養(yǎng)殖日志，視頻監(jiān)控功能等。

系統(tǒng)需求全部來自長(zhǎng)期與各地水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的蹲點(diǎn)溝通，因此極其貼近水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的需求。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)改善處理措施，實(shí)時(shí)調(diào)整養(yǎng)殖設(shè)備，如增氧機(jī)和投餌機(jī)等。以達(dá)到在增加產(chǎn)量和增加收入的同時(shí)，節(jié)約能源，降低功耗，管理自動(dòng)化的綠色環(huán)保科學(xué)養(yǎng)殖目標(biāo)。

2. 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

● 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)水體溶解氧、溫度等水產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù)

● 異常告警：水體參數(shù)異常、設(shè)備工作異常立即告警（主機(jī)聲光告警、軟件信息提示）。

● 機(jī)械聯(lián)動(dòng)：支持3路機(jī)械聯(lián)動(dòng)（增氧機(jī)、投餌機(jī)、水泵等），高配支持8路。支持現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制 三種工作模式。

● 遠(yuǎn)程監(jiān)控：手機(jī)、電腦平臺(tái)軟件，用戶可隨時(shí)隨地查看水質(zhì)情況，操控水產(chǎn)機(jī)械。

● 備用電源：帶10小時(shí)備用電源（可充放電），不用擔(dān)心夜里停電設(shè)備停止工作。

● 使用安全性：帶有一鍵急停功能，任何聯(lián)動(dòng)機(jī)械出現(xiàn)異常，一鍵斷電，確保使用安全。主機(jī)箱嚴(yán)格按照用電規(guī)范一體化設(shè)計(jì)，可靠接地，布線規(guī)范，并帶防雷功能。

3. 系統(tǒng)組成

硬件包括：溶氧傳感器，PH傳感器，溫度傳感器，ORP傳感器，不銹鋼主機(jī)箱（帶7寸觸摸屏，10小時(shí)備用電源），3路交流接觸器等 ；

軟件包括：手機(jī)端，電腦端管理系統(tǒng)（支持客戶端方式、Web方式），服務(wù)器軟件平臺(tái)；

服務(wù)包括：安裝過程指導(dǎo)，日常維護(hù)咨詢，軟件使用咨詢，數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)等 ；

其它：安裝支架（終身技術(shù)咨詢服務(wù)）。

4. 產(chǎn)品參數(shù)

供電電源

交流220V，50Hz

溶解氧測(cè)量范圍

0.1~20.0mg/L

電源電壓范圍

220V±10%

溶解氧測(cè)量誤差

±0.5mg/L

環(huán)境溫度

0-50℃

PH值測(cè)量范圍

0.1~14.0

相對(duì)濕度

≤85％

PH值測(cè)量誤差

±0.5℃

被測(cè)水溫

0-50℃

水溫測(cè)量范圍

0~50℃

探頭距離

標(biāo)配20m探頭線

水溫測(cè)量誤差

±0.5℃

清洗周期

60-90天

ORP測(cè)量范圍

0~±1000mv

控制功率

支持8路機(jī)械，每路≤3kw

ORP測(cè)量誤差

±10mv

歷史數(shù)據(jù)

12個(gè)月數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)

主機(jī)尺寸

60×40×500px

備用電源供電時(shí)長(zhǎng)

≥10小時(shí)

儀器重量

約30kg（標(biāo)配）

5. 水質(zhì)傳感器參數(shù)選型

參數(shù)

型號(hào)

測(cè)量范圍

精度

備注

溫度

——

0-60℃

±0.5℃

集成在其他傳感器中

PH

AMT-PH300

0.00-14.00

±0.02PH

玻璃電極法

ORP

AMT-ORP300

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