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      水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)節(jié)應(yīng)用

      2017-03-16 22:03:54張淋江劉亞威
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年5期
      關(guān)鍵詞:傳感器

      張淋江 劉亞威

      摘 要:水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)通過水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)基于噴藥裝置的水質(zhì)實(shí)時智能監(jiān)控,對養(yǎng)殖場水質(zhì)的溫度、溶氧量、PH值等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測,迅速的掌握水質(zhì)的基本情況,實(shí)現(xiàn)自動檢測水質(zhì),自動啟動水質(zhì)調(diào)節(jié)設(shè)備,有效提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理的效率。

      關(guān)鍵詞:智能管理系統(tǒng);水質(zhì)調(diào)節(jié);傳感器;數(shù)據(jù)采集傳輸

      1 概述

      近年來,為了滿足消費(fèi)者對水產(chǎn)品的旺盛需求,我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展,養(yǎng)殖面積逐步擴(kuò)大,并且在一些水產(chǎn)養(yǎng)殖種類上也開始逐漸變多,如龜、牛蛙等等水產(chǎn)品。與此同時,隨著水產(chǎn)品種類的增多,用以控制水動物疾病防治的研究也應(yīng)跟上水產(chǎn)品養(yǎng)殖的需求。所以,在專業(yè)部門檢測過程中,對每次水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病的發(fā)生和危害都離不開養(yǎng)殖水質(zhì)惡化,大面積病死事故也與水質(zhì)惡化息息相關(guān)。水質(zhì)惡化不僅使致病微生物大量滋生,還引起養(yǎng)殖動物因應(yīng)激因素增多而降低其抗病能力。養(yǎng)殖水質(zhì)的惡化致使疾病容易蔓延,養(yǎng)殖企業(yè)遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。目前,雖然大多國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)采用專業(yè)的水質(zhì)監(jiān)測儀器,但不能保證實(shí)時的監(jiān)控水質(zhì)狀況,無法及時處理突發(fā)事件;國外的水產(chǎn)企業(yè)雖然智能化程度高,但作者翻閱調(diào)查現(xiàn)有國外文獻(xiàn),沒有找到基于噴藥裝置的水質(zhì)實(shí)時智能監(jiān)控相關(guān)報道。如何安全高效的實(shí)現(xiàn)智能噴灑藥物、實(shí)時水質(zhì)監(jiān)控是廣大水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)急需解決的問題。

      2 總體設(shè)計

      作者在現(xiàn)有池塘遙控自動投餌船、池塘遙控自動施肥施藥裝置等多項(xiàng)專利的基礎(chǔ)上,近一步研究改進(jìn),通過水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控施藥船、實(shí)時監(jiān)測水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)等。水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。安裝在遙控噴藥船上的無線傳感器檢測到水質(zhì)變動,水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中心,遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在曲線圖上,超過臨界值及時向增氧機(jī)控制器發(fā)指令,自動啟動增氧機(jī),或者啟動遙控施藥船噴灑水質(zhì)調(diào)節(jié)劑,避免水質(zhì)惡化造成水產(chǎn)動物大量死亡給企業(yè)造成巨大的損失。

      3 系統(tǒng)組成

      水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)由水質(zhì)傳感器、數(shù)據(jù)采集、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、智能控制系統(tǒng)組成。如圖2所示。

      水質(zhì)傳感器。通過選裝溶解氧傳感器、PH傳感器、水位傳感器、溫度傳感器、氨氮傳感器、濁度傳感器、亞硝酸鹽傳感器、硫化氫傳感器等,配合智能數(shù)據(jù)采集器,能夠最大限度的對養(yǎng)殖場水質(zhì)以及環(huán)境等問題進(jìn)行及時的采集與處理,以達(dá)到控制水質(zhì)的目的。與此同時,如果對養(yǎng)殖場水質(zhì)控制采取硫化氫、亞硝酸鹽傳感器等設(shè)備,在價格上較為昂貴,對養(yǎng)殖戶來說其所花費(fèi)的成本較高。因此,在設(shè)計方案中就不會考慮以上設(shè)備,且在設(shè)計過程中過多應(yīng)用三路傳統(tǒng)傳感器,能夠?qū)H值傳感器以及水溫、溶解氧傳感器等設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用,而企業(yè)可以根據(jù)自身檢測需要添加檢測項(xiàng)目。

      數(shù)據(jù)采集方面。將用于數(shù)據(jù)采集需要的模塊放置在IP6S的防護(hù)盒內(nèi),以此來避免水的侵入。它主要由電壓轉(zhuǎn)化模塊、電源適配器以及信號放大和轉(zhuǎn)換電路四部分構(gòu)成,以此通過傳感器來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、串口發(fā)送以及警示等作用,當(dāng)所搜集的數(shù)據(jù)經(jīng)過RS232串口之后,就會快速的傳遞給GPRS設(shè)備,以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整個采集過程。

      GPRS數(shù)據(jù)傳輸方面。主要是借助GPRS無線網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行的,以此來實(shí)現(xiàn)跨距離的傳輸。在此需要知道是通常由10個無線傳輸點(diǎn)所構(gòu)成的系統(tǒng)是不用進(jìn)行線網(wǎng)搭建的,這樣能夠降低投入的成本。GPRS在進(jìn)行傳輸時,往往會根據(jù)客戶數(shù)據(jù)所傳幀的方式來最大程度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,大多會采取數(shù)據(jù)幀傳這樣可以避免多次打包耗費(fèi)流量的情況;還會采取動態(tài)域名的解析形式,節(jié)省了服務(wù)端口的IP費(fèi)用;GPRS數(shù)據(jù)傳輸還具備與SIM卡捆綁的功能,以此避免SIM被盜;其中天線和電源的接口處都安裝了防雷和內(nèi)置反相保護(hù)的功能。

      智能控制系統(tǒng)應(yīng)用。關(guān)于智能控制系統(tǒng)主要由三個部分組成,分別為無線接入點(diǎn)、計算機(jī)查詢的客戶終端以及監(jiān)控服務(wù)器。其中將傳感器所收集的多個水質(zhì)參數(shù)經(jīng)過GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞后,其監(jiān)控的服務(wù)系統(tǒng)會借助GPRS的遠(yuǎn)程接入功能來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。此時用戶在借助手機(jī)、電腦等互聯(lián)網(wǎng)使用平臺來進(jìn)行終端查詢,這樣就保障了在何時、何地都能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行快速分析,并做出有效的決定。第一,通過手機(jī)發(fā)送短信向水產(chǎn)養(yǎng)殖負(fù)責(zé)人遞送水質(zhì)預(yù)警的相關(guān)信息;第二,根據(jù)不同的養(yǎng)殖品種對水質(zhì)的要求,無線終端將水質(zhì)監(jiān)測站所搜集的信息通過模型核算,獲得所需的數(shù)據(jù),以此來完成遠(yuǎn)程的增氧控制。終端計算機(jī)需要安裝查詢客戶端,平板電腦、手機(jī)需要安裝移動客戶端(如圖3)。

      4 應(yīng)用效果

      水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng)部署在鄭州、洛陽幾家水產(chǎn)養(yǎng)殖戶,通過用戶反饋的使用信息,系統(tǒng)有以下顯著應(yīng)用效果。

      第一,管理維護(hù)方便。智能監(jiān)控中心可以設(shè)置在家中或辦公室,只要安裝有智能控制系統(tǒng)平臺的計算機(jī)和手機(jī),與互聯(lián)網(wǎng)相連的任何地方都可以成為智能監(jiān)控中心,管理維護(hù)方便。

      第二,智能化程度高。遙控噴藥船加裝水質(zhì)檢測傳感器,實(shí)現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程遙控撒藥、水質(zhì)監(jiān)測、短信報警、智能控制調(diào)節(jié)水質(zhì),極大方便水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)的智能化管理。

      第三,降低成本。通過智能控制系統(tǒng),自動啟動增氧機(jī)或水泵,可極大避免了因水質(zhì)惡化造成的經(jīng)濟(jì)損失,減少水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中人力物力成本,綜合減少成本30%以上,具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

      5 結(jié)束語

      遙控噴藥船加裝水質(zhì)檢測傳感器,通過水產(chǎn)養(yǎng)殖智能管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測、短信報警、智能控制調(diào)節(jié)水質(zhì)。改進(jìn)已獲專利的池塘遙控自動施肥施藥裝置,實(shí)現(xiàn)一人通過手機(jī)和計算機(jī)實(shí)時的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理,檢測水質(zhì)變化,如檢測溶解氧、溫度、PH值等因子的變動,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理噴藥船和增氧機(jī),降低了成本,極大方便水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)的智能化管理,市場前景廣闊。

      參考文獻(xiàn)

      [1]王健,陳蘭生,賴其濤,等.大數(shù)據(jù)背景下的智能化農(nóng)業(yè)設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報,2016(11):135-139.

      [2]亓相濤,袁崇亮.物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].電腦編程技巧與維護(hù),2016(20):196-201.

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      [4]陳順德.智能農(nóng)業(yè)下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展[J].中國農(nóng)業(yè)信息,2014(01):46-49.

      [5]張宇.江蘇省智能農(nóng)業(yè)推廣普及的合作模式研究[J].江蘇科技信息,2013(24):28-35.

      作者簡介:張淋江(1975-),男,河南南陽人,河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)管理中心,高級工程師,碩士,研究方向:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

      劉亞威(1984-),女,河南商丘人,河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)管理中心,助教,碩士,研究方向:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全。

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