集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　1、背景

　　如何保持水環(huán)境的生態(tài)平衡，是水產(chǎn)養(yǎng)殖優(yōu)質(zhì)、高效的關(guān)鍵技術(shù)。漁諺有“養(yǎng)好一池魚，首先要管好一池水”是十分恰當(dāng)?shù)谋扔鳌?/P>

　　水質(zhì)調(diào)控是實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目的是控制水體溫度、pH、DO、鹽度、濁度、氨氮、COD、BOD等對(duì)水產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境有重大影響的水質(zhì)參數(shù)，為水產(chǎn)品提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。而目前一般養(yǎng)殖場(chǎng)缺少有效條件實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖水質(zhì)的基本參數(shù)，因此很難給予針對(duì)性的水質(zhì)調(diào)控。

　　2、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)是面向水產(chǎn)養(yǎng)殖集約、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全的發(fā)展需求，基于智能傳感、無(wú)線傳感網(wǎng)、通信、智能處理與智能控制等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的，集水質(zhì)環(huán)境參數(shù)在線采集、智能組網(wǎng)、無(wú)線傳輸、智能處理、預(yù)警信息發(fā)布、決策支持、遠(yuǎn)程與自動(dòng)控制等功能于一體的水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)中歐農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心主持的國(guó)家863計(jì)劃“集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化集成系統(tǒng)”的重大成果。

　　養(yǎng)殖技術(shù)人員在監(jiān)控中心通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)掌握養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息，及時(shí)獲取異常報(bào)警信息及水質(zhì)預(yù)警信息，并可以根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學(xué)養(yǎng)殖與管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、增產(chǎn)增收的目標(biāo)。此外，集團(tuán)用戶還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掌握分布在不同地點(diǎn)的養(yǎng)殖場(chǎng)的水質(zhì)信息和員工工作情況。

　　3、系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)由智能水質(zhì)傳感器、無(wú)線傳感網(wǎng)、增氧控制器和監(jiān)控平臺(tái)組成。

　?。?）智能水質(zhì)傳感器

　　針對(duì)水質(zhì)傳感器多為電化學(xué)傳感器，其輸出受溫度、水質(zhì)、壓力、流速等因素影響，傳統(tǒng)傳感器有標(biāo)定、校準(zhǔn)復(fù)雜，適用范圍狹窄，使用壽命較短等缺點(diǎn)。采用IEEE1451智能傳感器設(shè)計(jì)思想，使傳感器具有自識(shí)別、自標(biāo)定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償功能；智能傳感器還具有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理功能，雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出等其他功能。

　　本系統(tǒng)針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水質(zhì)的要求，可同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、溶解氧、pH、電導(dǎo)率和濁度五個(gè)參數(shù)。所采用的傳感器均為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的水質(zhì)傳感器，可靠性高、易于維護(hù)，適合水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

　　（2）無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

　　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)2.4GHz短距離通訊，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線覆蓋范圍3公里；采用智能信息采集與控制技術(shù)，具有自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由選擇、自診斷和智能能量管理功能。

WSN無(wú)線智能采集器

　?。?）增氧控制器

　　增氧控制器由RTU8400測(cè)控終端和電控箱等構(gòu)成，是實(shí)現(xiàn)增氧控制的關(guān)鍵部分，它可以驅(qū)動(dòng)葉輪式、水車式或微孔曝氣空壓機(jī)等多種增氧設(shè)備。SMC4800測(cè)控終端可以根據(jù)需要配置成無(wú)線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)及無(wú)線控制節(jié)點(diǎn)。
  
 

　　（4）監(jiān)控平臺(tái)

　　用戶通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)可以實(shí)施監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，同時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，做出控制決策，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)向配電箱發(fā)送控制指令。

　　4、特色與創(chuàng)新

　　1）所采用的溶解氧、pH、溫度、電導(dǎo)率、水位、濁度等智能水質(zhì)傳感器均為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的發(fā)明專利，具有自識(shí)別、自校正、自補(bǔ)償功能和通用數(shù)字串口，有良好的互換性，便于設(shè)備更新維護(hù)，且價(jià)格是國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的1/6到1/10。
　　2）所研制的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)靈活、超低功耗的特點(diǎn)，無(wú)線單跳通信距離不低于500m，通過(guò)無(wú)線中繼與緩存技術(shù)，可覆蓋10平方公里的養(yǎng)殖場(chǎng)范圍。
　　3）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均為3.0V電池供電，具有低電壓、低功耗的特點(diǎn)，并由太陽(yáng)能補(bǔ)充供電，免除布線，降低了設(shè)備成本，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，適用于野外長(zhǎng)期監(jiān)控，并且節(jié)能降耗。
　　4）該系統(tǒng)集智能傳感、智能處理和智能控制于一體，系統(tǒng)自動(dòng)化水平高、監(jiān)測(cè)精確、控制及時(shí)、能耗低。
　　5）該系統(tǒng)提供手機(jī)短信遙控功能，并提供3G、4G手機(jī)視頻監(jiān)控接口，在任一有手機(jī)信號(hào)的地方都可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　6）該系統(tǒng)提供云計(jì)算服務(wù)，特別適合大范圍（可至區(qū)、縣、甚至省域）水產(chǎn)養(yǎng)殖的水體疫情、疫病、應(yīng)急決策服務(wù)和養(yǎng)殖信息的咨詢。
　　7）采用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與設(shè)施漁業(yè)技術(shù)、生態(tài)修復(fù)、健康養(yǎng)殖技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合監(jiān)控與修復(fù)，可以改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境，使水產(chǎn)品在適宜的環(huán)境下生長(zhǎng)，增強(qiáng)水產(chǎn)品的抗病能力，減少和避免大規(guī)模病害的發(fā)生，從而有效提高了水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
　　8）使用本系統(tǒng)所養(yǎng)殖品種規(guī)格變大，總產(chǎn)提高，同時(shí)減少水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)周邊水體環(huán)境的污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，適合大面積推廣。

　　5、典型案例

　　宜興河蟹養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)
　　天津工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)
　　天津設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　東營(yíng)數(shù)字化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)
　　寧波水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)
　　尋山集團(tuán)水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)字化管理系統(tǒng)
　　珊瑚礁白化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　6、中心簡(jiǎn)介

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)中歐農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心暨農(nóng)業(yè)先進(jìn)傳感技術(shù)北京市工程研究中心，是國(guó)家科技部掛牌的國(guó)際科技合作基地，主要致力于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)研究農(nóng)業(yè)先進(jìn)傳感技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)、智能處理技術(shù)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成技術(shù)和面向物聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)技術(shù)，制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與平臺(tái)。研究中心現(xiàn)有教授2人，副教授22人，博士研究生15人，碩士研究生35人，產(chǎn)品研發(fā)與推廣人員40余人，在集約化水產(chǎn)與畜禽養(yǎng)殖、設(shè)施溫室大棚、大田種植、特種種養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)病蟲草害防治、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域及農(nóng)村信息化戰(zhàn)略方面具有長(zhǎng)期的研究基礎(chǔ)。