智能水产养殖系统设计方案工厂化水产养殖具有稳产、高产、品质好、耗水少等优点，能有效检测与控 制养殖水中的各种环境参数，建立适于鱼类生长的最佳环境。目前国内外学者通 过水产品生长营养需求的分析和研究，已得到了很多水产品营养需求的数据。国 内养殖场通常利用这些数据结合养殖经验来进行投喂决策，但是如何以最低成本 实现最佳的投喂仍然是亟待解决的问题。分析国内外学者在水产品智能化养殖方面的研究工作，本文基于物联网设计 智能化水产养殖监控系统，采用无线传感器、RFID、智能化自动控制等先进 的信息技术和管理方法对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使用、废水处理 等进行全方位的管理和监测。智能水产养殖系统系统总体硬件架构：物联网智能化养殖监控系统主要有水质监测、环境监测、视频监测、远程控 制、短信通知等功能，该系统综合利用电子技术、传感器技术、计算机与网络通 信技术，实现对水产养殖各阶段的水温、PH值和溶氧量等各项基本参数进行实 时监测与预警，一旦发现问题，能及时自动处理或短信通知相关人员。通过一些 控制措施来调节水产养殖的溶解氧、温度、PH值和水位等养殖水质的环境因子， 同时根据水产品不同生长阶段的需求制定出测控标准，通过对水产养殖环境的实 时检测，将测得参数和系统设定的标准参数进行比较后自动调整水产养殖生态环境各控制设备的状态，以使各项环境因子符合既定要求。如图2所示，本系统 采取分散监控、集中操作、分级管理的方法，硬件架构主要包括3部分：信息 采集模块、信息处理模块、输出及控制模块。GrRsini*聲几|甲虚思良IL1怨*下安空建控S-YATEMAIHAut:肌溜曲垃薔 水疑过漣雷ffl*11*轴*9MZ1n智能水产养殖系统信息采集模块： 已有的水产品智能养殖监控系统都只是用无线传感器网络对水产养殖的环 境进行监控，而没有结合之后水产品加工、运输、销售环节的一个追溯需求来对 养殖环节中水产品的鱼种、用药情况、饲料情况、患病情况进行记录和做出相关 的应对措施。针对上述情况，系统采用ZigBee技术构建一个信息集输入 模块，使无线传感器网络和RFID系统互不干扰。由于ZigBee技术的 诸多优点，它与GPR组成的混搭型环境监测系统是目前比较流行和有发展潜 力的架构。在监测现场，采集终端采用ZigBee技术，实现设备的互联互 通，数据汇集于网关节点后通过GPRS与服务器相连，将数据上传到后台数 据库服务器。信息采集输入模块的结构如图4所示。IS 4信息采栗输人棋除Iff牛語沟田智能水产养殖系统信息处理模块、输出及控制模块：信息处理模块是整个系统的智能中心。用户无论是在现场还是在外地，都可 以通过现场控制中心、远程PC机控制或者通过短信和电话对现场做出控制， 实现水产养殖的智能化和自动化。监控系统服务器是整个系统的控制中心，负责协调所有数据、转发数据、发 送收集命令、组网、接收来自网关的各种数据，其中包括汇聚节点的状态、汇聚 节点采集回来的数据等。服务器连上有公网静态IP的Int erne t，与 现场控制中心的PC机连，把收集到的数据导入PC机监控系统的数据库，经 化控制系统处理后，给出相应的控制信号。智能水产养殖系统研究过程：试验主要是以罗非鱼为试验对象，试验的养殖鱼池规格为5 0m2的养殖 鱼池，鱼池水深1 5 m,大棚环境温度为2 32 8O试验分为2部分： 验证ZigBee无线传感网络采集养殖环境因子的数据检测和传输误差是 否满足项目需要，即数据检测和传输的准确性。验证进行闭环控制后，各环境 因子的变化范围是否满足项目需要，即控制精度问题。选择试验鱼池中溶氧量数 据为代表，进行数据检测和传输误差试验。ZigBee无线传感网络的汇聚节 点和终端数据误差均在0 4mg/L范围内，表明无线传感网的数据检测 和传输基本能够满足实际需要。养殖鱼池环境因子参数设置为：温度2 3、溶氧量7mg/L、pH值 75。水中溶氧量采用微孔曝气式增氧机进行增氧，水温由电磁阀引入热水或冷水进行调节，pH值由系统控制pH值电磁阀来完成。数据表明，24h内温度误差在0.5范围内，溶氧量误差在0 . 3mg/L范围内，pH值误差在土 0.3范围内，闭环控制力度达到了设计目 标，基本满足实际项目的需要。在试验鱼池中分别布置了温度传感器、溶氧量传感器和pH值传感器各3 个，汇聚节点1个，其中每个传感器节点能以多跳自组织的方式将数据传送到 汇节点。试验证实，系统测试中节点之间的通信距离可达到15 0m以上，系 统启动后10s内可完成节点的绑定，形成自组织网络。该系统将RFID与无线传感网络技术应用于水产养殖的智能化监控过程 中，替代了传统的经验目测法和固定点参数采集法。通过采集到的精确数据，实 现数字化养殖，通过智能化控制系统的使用，实现自动化养殖。wwwApwlw.com智能水产养殖系统结果与分析：当预先设定的采样时间结束后，采样数据在3 0s内可传输完毕，而本系统 设定汇聚节点每3min采集一次终端无线传感器的数据，这里存在一定的延时 性，所以在数据检测试验中，数据都滞后了3min,而且部分数据会受到系统 的一些干扰，使得数据传输不可能100的正确，不过试验结果表明传输的数 据正确率在9 8%以上，能达到预期的要求。在RFID系统方面，并没有加入试验部分，考虑到其数据并不会在传输 过程中受到系统的干扰，而且项目并不需要它具有实时性，只需它具有完整性和 准确性。智能水产养殖系统结论：(1)通过与现有的水产品智能化养殖系统的对比研究，提出了适合水产养 殖的基于RFID与无线传感网络的智能控制系统架构。该系统架构通过应用 物联网，真正地实现了水产养殖的智能化监测与控制，满足了水产养殖的及时监 控和自动调整其生态环境的要求，该模式可以广泛应用于水产养殖行业，并可以 向其他农产品行业推广。(2)在提出水产养殖智能化监控系统方案的基础上，结合企业的实际情况，以亭序応传输数据的正确率在9 8%以上。罗非鱼为例，结合罗非鱼智能高密度养殖的具体流程对监控系统的实施方案进行 了详细分析，同时介绍了水产养殖智能化监控系统的各功能模块，根据水产品不 同生长阶段的需求制定出测控标准，通过对水产品养殖环境的实时监测，将测得 参数和系统设定的标准参数进行比较后自动调整水产养殖生态环境，试验结果表 明温度误差在0.5范围内，溶氧量误差在0.3mg/L 范围内，pH值误差在永和九年，岁在癸丑，暮春之初，会于会稽山阴之兰亭，修 禊事也。群贤毕至，少长咸集。此地有崇山峻岭，茂林修竹； 又有清流激湍，映带左右，引以为流觞曲水，列坐其次。虽 无丝竹管弦之盛，一觞一咏，亦足以畅叙幽情。是日也，天 朗气清，惠风和畅，仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游 目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。夫人之相与，俯仰一世，或取诸怀抱，晤言一室之内；或 因寄所托，放浪形骸之外。虽取舍万殊，静躁不同，当其欣 于所遇，暂得于己，快然自足，不知老之将至。及其所之既 倦，情随事迁，感慨系之矣。向之所欣，俯仰之间，已为陈 迹，犹不能不以之兴怀。况修短随化，终期于尽。古人云： “死生亦大矣。”岂不痛哉！每览昔人兴感之由，若合一契，未尝不临文嗟悼，不能喻 之于怀。固知一死生为虚诞，齐彭殇为妄作。后之视今，亦 犹今之视昔。悲夫！故列叙时人，录其所述，虽世殊事异， 所以兴怀，其致一也。后之览者，亦将有感于斯文。