渔业养殖厂水质在线监控方案系统

一、 水产养殖自动监控系统简介

目前各水产院校、水产研究机构和水产养殖公司除极少数已配备了水质自动监测仪以外，一般单位并没有采用，其原因多是市场上的水质监测（分析）仪器价格昂贵，在目前人力相对廉价的情况下，一般不会采用这种监测仪器。但是随着水产养殖业的发展，整个水产行业在不久的将来必将发生经营观念上的*转变，也必将会逐步选择*的水质监测系统服务于养殖作业流程。

在水产养殖生产中，要求对池塘、水库、工厂化养鱼池等多种水体的水质进行实时监控，如养殖场、育苗场水源必须检测确定无化学污染源；养殖过程中，为了预测水质变化趋势，及时调整水质，每天要多次测定温度、pH值，溶解氧、氨氮、亚硝酸盐，硫化物等水质指标。国内用于水产养殖的水质检测仪器一般都是离线式的实验室检测方式，需要取样，检测结果反馈周期长，更不能根据结果自动进行水质调节，一方面，结果反馈周期长，难以保证水产养殖的安全，另一方面，养殖人员要掌握充足的养殖知识，熟悉大量的对照数据，才能制定出合适的调节控制水质的方案，这就需要养殖人员具有较高的素质，而且要进行经常性的干预。由此可见，传统的水质监测方式由于测试周期长、数据反馈速度慢等原因，已经不能适应飞速发展的水产养殖业需求。

实时、系统、智能、分布式水质监测及调节系统是一种保产、保质、稳定的系统，融生物、物理、化学净化、电子信息技术为一体，充分发挥各水质净化单元作用，能满足不同养殖对象对水质的要求，应用价值及市场前景。

本系统无线传感器网络技术设计，拥有多项技术。传统的监测系统采用铺设线缆的方式进行数据采集，工程量大、成本高，同时由于传感器大多通过微电压进行数据采集，过长的线缆铺设会导致数据的误差较大。本系统采用包含的3G网关和2公里ZIGBEE节点组成多点多跳的星状网络，*的电源管理系统结合超低功耗的芯片设计，使整套系统仅需要太阳能供电，并能够在连阴雨天气保证数月*稳定的运行，系统还特别具有的自动清洗装置和*光学溶解氧传感器。

二、影响水产养殖环境的关键参数

影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐等，但这些关键因素即看不见又摸不着很难准确把握。现有的水产管理是以养殖经验为指导，也就是一种普遍的养殖规律，很难做到准确可靠，产量难以得到保障。随着养殖业的不断发展，市场调节失控，竞争越来越激烈，掌握准确可靠的养殖数据，科学养殖，提高产量与品质，势在必行。

针对水产养殖环境对象具有的多样性、多变性、以及偏僻分散等特点，提出了一种基于无线移动通信和测控技术的远程数据采集和信息发布系统方案。本系统可以为用户节省大量人工操作和电力消耗，限制鱼类疾病所造成的损失，减少死亡率。通过*连续的监、调节和控制水质，可以显著增加养殖产量。

三、水产养殖自动监控系统运行系统图

四、水产养殖自动监控系统系统介绍

水产养殖环境远程智能监控系统由前端部分来完成对环境监测因子的含量的监测与汇总、转换、传输等工作，监测因子包括水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐等，这些监测因子由数据采集终端使用不同的方法进行测量获得一个非常准确的测量数据，此结果通过数据处理转换后经由网络向在线监测数据平台传输数据，在线监测数据传输平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等任务，当溶氧超过设定值的时候，自动开启或者关闭设备。整个系统可达到安全、可靠、准确、实时、全面、快速、的将真实的水产养殖环境信息展现在管理人员的面前。

五、水产养殖自动监控系统组成

本系统利用传感器测量出水中相应的环境因子（如PH值，溶解氧，温度等），然后利用相应参数的在线仪表读出传感器传出的信号，并可将这些信号转化为数字信号或者模拟电流信号，传入现场PLC控制系统以及终端，再通过编制的软件实现数据整理和数据分析，并实施预警预报。

水产养殖环境远程智能监控系统由三大部分：数据中心、水产养殖监控点、用户手机

1、数据中心：

主要由机和上位机软件构成，它实现对数据的接收、存储、显示、数据请求以及曲线显示、报表打印输出等信息管理工作和进行特殊情况的监控中心预警以及通过客户端软件方便地访问实时和历史数据。

2、空气质量监控点：

实时将现场的水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐等数据采集到数据采集终端内，根据实时数据实现采集点现场的自动报警，防止事故的发生。（并预留监控点的控制接口）

3、用户

通过智能手机访问数据中心采集现场实时数据或编辑短信发送到数据采集终端采集现场实时数据。

六、水产养殖自动监控系统主要功能：

系统目前已完成和实现的主要功能包括作为下位机的分析仪、现场PLC控制系统和作为上位机的终端电脑应用程序的一部分，能监测多种水质参数：水温、水深、酸度、盐度、含氧量等。

使用分析仪来实现数据采集，分析仪的传感器测得原始数据，通过信号分析获得测量的参数值。车间里每个养殖池可放置一个或多个分析仪的传感器，各分析仪之间利用 485 网络连接，从而可将车间里各养殖池中水环境的多项参数连续不断的采集起来。

终端电脑和下位机的通讯采用的是"主－从"式通讯方式，上位机通过RS232接口主动发出命令或数据，下位机被动响应。

系统对养殖池分类，分别设定不同的标准参数，在采集到的鱼池参数超出标准时可进行报警，从而实现水质的实时监控。

终端电脑上的软件对连接的养殖池水质可进行自动监测和手动监测。自动监测是对一组分析仪（也就是多个养殖池）根据设定的时间间隔，按顺序逐一进行数据采集，存入数据库，同时和标准值进行比较，进行监测；手动监测是根据设定的时间间隔对一个的分析仪进行数据采集，进行监测。

在系统中还可对各个分析仪进行参数校正，以确保采集数据的准确有效；可修改分析仪的ID号，位置信息等，方便分析仪和数据信息的管理与使用。

◆ 可在线实时24小时连续的采集和记录监测点位的水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、等各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储监测信息，监测点位可扩充多达上千个点。

◆可设定各监控点位的水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、等报警限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号，报警式包括：现场多媒体声光报警、网络客户端报警、语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的值班人员。

◆ 数据中心软件采用标准全中文图形界面，实时显示、记录各监测点水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、等曲线变化，统计水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、等数据的历史数据、zui大值、zui小值及平均值，累积数据，报警画面。

◆监控主机端利用监控软件可随时打印每时刻的水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、等数据及运行报告。

◆强大的数据处理与通讯能力，采用计算机网络通讯技术，局域网内的任何一台电脑都可以访问监控电脑，在线查看监控点位的温湿度变化情况，实现远程监测。系统不但能够在值班室监测，*在自己办公室和智能手机都可以非常方便地观看和监控。

◆系统可扩充多种记录数据分析处理软件，能进行绘制棒图、饼图，进行曲线拟合等处理，可按格式输出，也能进入EXCEL电子表格等office的软件进行数据处理。

◆系统设计时预留有接口，可随时增加减硬软件设备，系统只要做少量的改动即可，可以在很短的时间内完成。可根据政策和法规的改变随时增加新的内容。

七、水产养殖自动监控系统主要特点：

◆实用性：水产养殖地理位置分散，因此采用覆盖广泛的网络高信号捕捉，必要是采用高增益天线，可确保网络的正常运行。

◆实时性：采用的通信和软硬件技术，建立了清晰和合理的系统架构，可以实现多线程的远程并发通信，在几秒时间内，可以让成百上千台的数据采集终端实时传送到监控中心进行集中监空和远程调度，实现故障信息的及时报警。

◆可以进行系统或模块的无限扩展，便于*的升级和维护，延长系统的寿命，通过更新部件，能让系统一直存在下去，而不至于整个系统瘫痪，造成大量的投资损失。

◆易维护性：系统可对远程数据采集终端执行相应的远程操作命令，包括远程参数设置，远程控制、远程数据抄收、远程终端复位、远程终端软件升级等。

◆操作简易性：系统软件功能完善，模块化、图形化设计，全过程全中文帮助，操作简单方便。

◆性价比高：该系统专为水产养殖环境监控量身定制，充分考虑到水产养殖环境各个环节的业务需求。

八、水产养殖自动监控系统传感器

九、水产养殖自动监控系统的研发前景

智能化多参数养殖水质监测系统目前的开发于对水环境因子的适时监控、预报预警面，随着该产品的深入研究与系统功能的不断扩充，将逐步实现：

1、养殖宏观化

宏观的测控，对养殖结构的合理化具有深远意义。

2、养殖科学化

这里主要指养殖饲料、养殖药物更加合理，以节约成本，提高产量及品质。

3、科研便利化

数据记录贯穿整个养殖过程。数据在为我们的生产提供宝贵依据的同时，也便利了我们今后研究，有助于提高研究的速度和质量。

4、养殖信息化

通过特定的网络平台进行定单养殖、提供技术服务，帮助养殖业主规避风险、提高养殖成活率、增加效益。

5、养殖规范化

通过对水质环境的及时了解、科学分析、便于规范养殖规模及结构，规范养殖各环节，zui终目的形成标准化。

6、养殖区域扩大化

智能化多参数养殖水质监测系统的远距离监控功能，将使深海养殖成为现实。

十、水产养殖自动监控系统案例说明

鱼池水质管理，直接影响养鱼效益。衡量鱼池水质好坏的指标主要有：池水温度、酸碱度(PH值)、溶氧值和透明度。现将其测试技术简介如下：

1.温度测试

不同鱼类对水温的要求不同。鲢、鳙、草、鲤、团头鲂等属温水鱼类，适宜生活的水温为20℃～30℃。罗非鱼属热带鱼类，适宜水温为25℃～34℃。为了给鱼创造zui适宜的温度环境，就要随时掌握池水的温度变化。监测水温zui常用的是水银温度计，但只能测得表层水温。水质分析仪和溶氧测定仪，均有水温测试功能，且可测定不同水层的水温。

2.酸碱度测试

池水的酸碱度(PH值)既影响鱼类的生长生活，又影响到池水中的营养素，因此人们常用石灰来调节鱼池水的酸碱度。对于鲢、鳙、草、鲤、团头鲂等温水鱼类，喜偏碱性水，其适宜PH值为7.5～8.5。

测定池水酸碱度zui简单可靠的方法，是使用石蕊试纸。测定时，将一张试纸浸入水中2～3分钟后取出，再与酸碱度色谱对照，找到其中与试纸颜色相同的一段，就能知道池水的酸碱度了。

3.溶氧值测试

一般鱼类适宜的溶氧值为3毫克/升以上，当水中溶氧值小于3毫克/升时，鱼停止摄食和生长；溶氧值小于2毫克/升时，鱼就会浮头；在0.6～0.8毫克/升时开始死亡。过去测试溶氧值大多采用化学方法，即磺量法，这种方法虽然准确性较高，但既麻烦难度又大，一般养鱼户难以掌握。近年来已有不少测量溶氧值的电子仪器投放市场，如水质分析仪、溶氧测定仪等。这些仪器都有一个探头，只要把探头放到水中，将转换开关拨到测氧档，经过大约1～2分钟，仪表头上的指针就会指出水中的溶氧值。

4.透明度测试

所谓透明度，就是阳光透入水中的程度。透明度与水色直接相关，而水色又标志着水的肥瘦程度和水中浮游生物的多少。

测定透明度可以自己制作一只黑白盘：用薄铁皮剪成直径为20厘米的圆盘，用铁钉在圆盘中心打一个小孔，再用黑色和白色油漆把圆盘漆成黑白相间的颜色，在圆盘中心穿一根细绳，并在绳上划上升度记号。将黑白盘浸入鱼池水中，至刚好看不见圆盘平面时为止，这时绳子在水面处的长度标记值就是池水的透明度。如果透明度大于35厘米，说明池水太瘦了，要追肥，可多投饲料；如果透明度小于25厘米，说明池水太肥，要少投饲料，并加注新水。