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第一部分：概述
1、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現狀
漁業(yè)作為一種傳統產業(yè)，在近代得到了快速的發(fā)展，并在社會、經濟和人們生活中顯現出其重要的地位。特別是水產養(yǎng)殖業(yè)，最近30年里，在全球動物性食品生產中增長最快，而中國對水產養(yǎng)殖產品的生產貢獻率最大，中國水產品養(yǎng)殖產量約占世界水產品養(yǎng)殖產量的2/3，養(yǎng)殖產品的質量和安全衛(wèi)生水平有了較大的提高，但和先進國家相比還有很大差距。水產養(yǎng)殖業(yè)尤其是工廠化養(yǎng)殖過程所用的設施條件還不夠完善，機械化、自動化程度不夠高，水處理設備落后，基本為流水式開放系統。近年來，魚類賴以生存的江河湖泊和淺海等水體環(huán)境受到越來越嚴重的污染，致使?jié)O業(yè)資源日趨衰退，從自然界中捕獲到的名、特、優(yōu)水產品的數量日益減少，另一方面，水產養(yǎng)殖生產經營者多以追求產量和近期經濟效益為目標，養(yǎng)殖密度過高，加上保護養(yǎng)殖環(huán)境意識淡薄，養(yǎng)殖病害呈逐年加重之勢，隨之而來的是藥物濫用現象較為普遍，以至于水域環(huán)境遭到不同程度的破壞，水產品質量安全得不到有效保障，同時傳統養(yǎng)殖業(yè)中大量養(yǎng)殖污水的排放，又加劇了環(huán)境污染，使得發(fā)展傳統養(yǎng)殖業(yè)與保護環(huán)境的矛盾日益突出。 因此，用具有占地面積小、用水量少、無污染、不收地域、環(huán)境、氣候等影響的密集化工廠化集約模式代替?zhèn)鹘y的粗放型模式勢在必行，實現工廠化水產養(yǎng)殖的關鍵是水產養(yǎng)殖遠程監(jiān)控。
影響水產養(yǎng)殖環(huán)境的關鍵參數就是水溫、光照、溶氧，ph值等，水質的好壞關系到養(yǎng)殖效益、養(yǎng)殖效果、養(yǎng)殖風險等各方面的因素。目前國內的水產養(yǎng)殖業(yè)其水質監(jiān)測基本上仍處于人工取樣、化學分析的人工監(jiān)測階段，其耗時費力、精確度不高，并且需要有專業(yè)人員進行操作。同時鑒于養(yǎng)殖池群規(guī)模大，范圍廣、來回不方便等特點，傳統的靠取水樣測水樣的控制方式已經明顯不能滿足實時性的需要。我們平時如能做到不間斷的監(jiān)控水質的變化情況，發(fā)現問題、及時采用相應措施進行處理，就能防止養(yǎng)殖對象水體環(huán)境的惡化，從而讓養(yǎng)殖對象少生病或不生病。
我公司自主研發(fā)的的水產養(yǎng)殖環(huán)境遠程監(jiān)控系統操作簡單、數值輸出快而精確，并且可以實現水產養(yǎng)殖全過程的連續(xù)或適時監(jiān)測，對于預防極端氣候造成極端水質物理指標及各水環(huán)境因子綜合的病害機理具有重要意義，可以指導我們的水產養(yǎng)殖業(yè)規(guī)避風險，帶來利潤。
2、水產養(yǎng)殖環(huán)境遠程監(jiān)控系統概述
水產養(yǎng)殖環(huán)境遠程監(jiān)控系統是面向水產養(yǎng)殖集約、高產、高效、生態(tài)、安全的發(fā)展需求，基于智能傳感、無線傳感網、通信、智能處理與智能控制等物聯網技術開發(fā)的，集水質環(huán)境參數在線采集、智能組網、無線傳輸、智能處理、預警信息發(fā)布、決策支持、遠程與自動控制等功能于一體的水產養(yǎng)殖物聯網系統。
水產養(yǎng)殖環(huán)境參數監(jiān)控系統是利用現有的水質參數傳感器、環(huán)境參數傳感器、水產養(yǎng)殖執(zhí)行設備等電子產品結合通信網絡實現，采用監(jiān)控設備將養(yǎng)殖池的水與周圍環(huán)境某些與水產品生產關系密切的環(huán)境參數進行實時監(jiān)測和控制。對養(yǎng)殖水體進行水溫、溶氧、酸堿度、透明度、氨氮值、及大氣壓、氣溫等參數進行自動監(jiān)測，準確地為科學管理提供技術參數，養(yǎng)殖戶可以通過手機、PDA、計算機等信息終端，實時掌握養(yǎng)殖水質環(huán)境信息，及時獲取異常報警信息及水質預警信息，并可以根據水質監(jiān)測結果，實時自動地調整調水、投餌、增氧控制設備，使魚塘溶氧含量適宜，保證魚類正常生長，減少魚病發(fā)生，提高魚飼料的利用率，作人員無需親臨養(yǎng)殖現場便可監(jiān)控水產養(yǎng)殖單元的實際情況，有突發(fā)事件時系統自動報警，水產養(yǎng)殖單元的管理可通過監(jiān)控設備進行量化的設置，使得管理更加的數字化、標準化，有利于統一管理標準，實現水產養(yǎng)殖的科學養(yǎng)殖與管理，最終實現節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、增產增收的目標。
第二部分：系統組成
水產養(yǎng)殖環(huán)境參數監(jiān)控系統由養(yǎng)殖水質監(jiān)測站/、、通訊系統平臺及遠程監(jiān)控中心等子系統組成系統組成。
1、養(yǎng)殖水質監(jiān)測站：
1、1、監(jiān)測站概述
負責監(jiān)測一個養(yǎng)殖池的水質，如溫度、鹽度、PH值、溶解氧等，并可把測得的數據實時發(fā)送到遠程監(jiān)控中心，根據測得的數據來自動控制環(huán)境控制設備的啟停，或者當他接到中心站的指令也可強行控制環(huán)境控制設備的啟停。
1、2、監(jiān)測站配置
水質監(jiān)測站可以選裝溶解氧傳感器、pH傳感器、水溫傳感器、水位傳感器、鹽度傳感器、濁度傳感器等，配合智能環(huán)境數據測控終端機。
1、3、傳感器選擇
選擇適當的傳感器是設計自動控制系統最重要的一個步驟。傳感器的目的是將環(huán)境變量量化轉變?yōu)閿祿敵觯ǔ鞲衅魈幱谧顗牡沫h(huán)境下 (如沒入水中) ，接受最嚴厲的考驗(Gray，1989)。因此，傳感器的選擇不僅應考慮其性能，還要注意其耐久性。非金屬的傳感器如玻璃或塑料制品比金屬制探針持久。水產養(yǎng)殖自動化系統會發(fā)生錯誤警報，最常見的問題是控制的范圍設定太嚴，第二個原因則是傳感器失效。所以傳感器必需定期更換，因此傳感器的更新與定期校正維修的人力構成系統維護的主要費用。
對每一個系統來說，傳感器的型式及安放位置都是特定的，例如在養(yǎng)殖鱒魚的寒冷淡水中與在養(yǎng)殖蝦類的溫暖海水中，所要測定的環(huán)境變量不會一樣。因此，傳感器必須是特定而且兼容的種類，將來才能選擇不同廠牌的傳感器與現有的計數器及傳輸器搭配使用。
2、數據傳輸層（數據通信網絡）：
采用移動公司的GPRS網絡傳輸數據，系統無需布線構建簡單、快捷、穩(wěn)定；移動GPRS無線組網模式具有：數據傳輸速率高、信號覆蓋范圍廣、實時性強、安全性高、運行成本低、維護成本低等特點；
3、遠程監(jiān)控中心
GPRS遠程接入點接收環(huán)境測控終端機匯聚的數據信息，用戶可以通過手機、PDA、計算機等信息終端遠程查詢水質信息，同時也可通過對數據進行分析處理，做出控制決策，遠程控制增氧設備。系統可以讓相關領域管理人員在線查看各個監(jiān)測站點的探頭的采樣數據。同時提供短信提示功能，方便管理者及時了解水質的各參數值，讓管理者能第一時間獲得水質問題警報的消息。
硬件主要包括：工作站電腦、服務器（電信、移動或聯通固定IP專線或者動態(tài)ip域名方式）；
軟件主要包括：操作系統軟件、數據中心軟件、數據庫軟件、水產養(yǎng)殖智能監(jiān)控管理系統軟件平臺（采用B/S結構，可以支持在廣域網進行瀏覽查看）、 防火墻軟件；
第三部分：系統功能
1、24小時不間斷實時監(jiān)測、控制；
---- 溫度：水產養(yǎng)殖廠可以根據所養(yǎng)殖的對象所適應的溫度范圍設定控制范圍，計算機通過溫度傳感器實時將池塘內的水溫讀取到軟件分析系統中，在超過溫度設置范圍時，通過報警系統報警。大塘養(yǎng)殖還可以根據溫度變化的歷史紀錄，利用計算機分析軟件分析魚蝦生長的速度和病情的發(fā)病規(guī)律。
---- 溶解氧：水產養(yǎng)殖廠可以根據所養(yǎng)殖的對象所適應溶解氧范圍設定溶氧的控制范圍，計算機通過溶氧傳感器采集的數據，在設定溶氧的控制范圍內控制芯片自動開啟關閉增氧機，合理使用配置增氧機，即節(jié)約用電，減少機械磨損，又做到以最小的投入換取最大的效率。計算機管理軟件可根據溶氧變化范圍分析魚蝦的發(fā)病規(guī)律，及時發(fā)布病情預告，防止病情的發(fā)生。根據溶氧的變化分析水質的惡化程度，及時采取措施處理，如排污、換水、投加增氧機、消化菌等。
---- 光照:根據光與溶氧的變化規(guī)律采取補光增加光照讓藻放氧。
---- PH值：根據PH值的變化分析水質的惡化和有害物質如氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等的產生以及殘留餌料等有機物腐爛氧化程度，通過報警系統提交水質分析報告并發(fā)送警示信息。以便及時采取各項措施。
---- 鹽度：根據鹽的測試值，計算機控制系統在鹽度設置范圍內自動控制換水系統調節(jié)水質。
2、無線遠程監(jiān)測 ；
----工作人員不必親臨現場就可以通過互聯網、手機短信等方式可對養(yǎng)殖環(huán)境作監(jiān)測，比如可以根據設定的時間、條件終端電腦上的軟件對連接的養(yǎng)殖池水質可進行自動監(jiān)測和手動監(jiān)測。自動監(jiān)測是對一組分析儀（也就是多個養(yǎng)殖池）根據設定的時間間隔，按順序逐一進行數據采集，存入數據庫，同時和標準值進行比較，進行監(jiān)測；手動監(jiān)測是根據設定的時間間隔對一個指定的分析儀進行數據采集，進行監(jiān)測。
2、自動報警 : 可通過短信、中心控制機軟件等方式報警；
用戶可設定某些參數指標的上限和下限。比如水池中電導率pH值動態(tài)變化過程的監(jiān)測，將及時反映池水污染程度的變化，以決定池水是否更換。，高于或低于這個pH值范圍都會產生報警信息，并在上位機中控平臺和現場控制節(jié)點顯示出來，并可短信通知管理人員。
4、實時\歷史、曲線\報表數據分析
---- 數據的管理、分析和統計；定期生成監(jiān)測報表；
---- 將各測定參量動態(tài)變化曲線作圖顯示，可將測得參數和圖形打印保存
---- 在系統中還可對各個分析儀進行參數校正，以確保采集數據的準確有效；可修改分析儀的ID號，位置信息等，方便分析儀和數據信息的管理與使用
5、互聯網訪問
----管理員可以上網瀏覽實時監(jiān)測數據和監(jiān)測報表；
6、遠程控制
----用戶可以通過互聯網、手機短信等方式控制終端設備，比如可以根據設定的時間、條件或用戶指令控制輸氧設備或水溫調節(jié)裝置
7、軟件功能
（1）管理員操作要求：
----可自主添加、刪除、修改傳感器，設置傳感器的名字；
----可添加、刪除、修改傳感器組，每個組可包含多個傳感器，每個傳感器可屬于多個組；
----可添加、刪除、修改用戶，每個用戶對應一個手機號碼，手機號即用戶名，每個用戶可對應多個 傳感器組
（2）用戶操作要求
----用戶只可訪問自己對應傳感器組里的傳感器數值；
----用戶可通過WWW或WAP設置傳感器正常范圍數值上下限（譬如上限為30度，下 限為20度）、預警級別（支持多個預警級別，譬如A級、B級、C級，對應不同程度）及其對應正常范圍的浮動值
----用戶可通過WWW、WAP、SMS查詢某個傳感器的數值；
----用戶可通過WWW、WAP、SMS定制某個傳感器的預警信息；
第四部分：系統特點
（1）監(jiān)測功能強：多種水質參數實時監(jiān)測，比如水溶氧濃度，水溫等。
（2）監(jiān)測效果好：相比手工監(jiān)測，自動化監(jiān)測更及時和準確。
（3）建設和營運成本低：由于采用移動/聯通提供的GPRS/CDMA1X無線通訊網絡，只需安裝好遠程監(jiān)測終端就可以對養(yǎng)殖水域作24小時不間斷的自動監(jiān)測；不需要布任何通訊線路。前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低。日常費用主要是無線通訊費用。
（4）使用方便：靈活的數據傳輸與報警選擇，可以傳送到監(jiān)測中心或家中；監(jiān)控軟件友好的用戶界面，便于長期監(jiān)測數據分析與決策。
結束語
水產養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控管理系統可充分地利用計算機及工業(yè)控制原理將水產養(yǎng)殖業(yè)納入系統的科學的管理之中，及時地監(jiān)控、調節(jié)水產養(yǎng)殖的各種環(huán)境參數，極大地減少養(yǎng)殖人員精力的投入，并能通過對歷史數據的分析，實時預測各種病情的發(fā)生，實現以較少的投入，獲得較大的效益。
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