第一部分：概述

1、養殖業發展現狀

      漁業作為一種傳統產業，在近代得到了快速的發展，并在社會、經濟和人們生活中顯現出其重要的地位。特別是水產養殖業，最近30年里，在全球動物性食品生產中增長最快，而中國對水產養殖產品的生產貢獻率最大，中國水產品養殖產量約占世界水產品養殖產量的2/3，養殖產品的質量和安全衛生水平有了較大的提高，但和先進國家相比還有很大差距。水產養殖業尤其是工廠化養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境受到越來越嚴重的污染，致使漁業資源日趨衰退，從自然界中捕獲到的名、特、優水產品的數量日益減少，另一方面，水產養殖生產經營者多以追求產量和近期經濟效益為目標，養殖密度過高，加上保護養殖環境意識淡薄，養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，同時傳統養殖業中大量養殖污水的排放，又加劇了環境污染，使得發展傳統養殖業與保護環境的矛盾日益突出。 因此，用具有占地面積小、用水量少、無污染、不收地域、環境、氣候等影響的密集化工廠化集約模式代替傳統的粗放型模式勢在必行，實現工廠化水產養殖的關鍵是水產養殖遠程監控。 

       影響水產養殖環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殖效益、養殖效果、養殖風險等各方面的因素。目前國內的水產養殖業其水質監測基本上仍處于人工取樣、化學分析的人工監測階段，其耗時費力、精確度不高，并且需要有專業人員進行操作。同時鑒于養殖池群規模大，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控水質的變化情況，發現問題、及時采用相應措施進行處理，就能防止養殖對象水體環境的惡化，從而讓養殖對象少生病或不生病。

      我公司自主研發的的水產養殖環境遠程監控系統操作簡單、數值輸出快而精確，并且可以實現水產養殖全過程的連續或適時監測，對于預防極端氣候造成極端水質物理指標及各水環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殖業規避風險，帶來利潤。

2、水產養殖環境遠程監控系統概述

      水產養殖環境遠程監控系統是面向水產養殖集約、高產、高效、生態、安全的發展需求，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的，集水質環境參數在線采集、智能組網、無線傳輸、智能處理、預警信息發布、決策支持、遠程與自動控制等功能于一體的水產養殖物聯網系統。

      水產養殖環境參數監控系統是利用現有的水質參數傳感器、環境參數傳感器、水產養殖執行設備等電子產品結合通信網絡實現，采用監控設備將養殖池的水與周圍環境某些與水產品生產關系密切的環境參數進行實時監測和控制。對養殖水體進行水溫、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測，準確地為科學管理提供技術參數，養殖戶可以通過手機、PDA、計算機等信息終端，實時掌握養殖水質環境信息，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，減少魚病發生，提高魚飼料的利用率，作人員無需親臨養殖現場便可監控水產養殖單元的實際情況，有突發事件時系統自動報警，水產養殖單元的管理可通過監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，實現水產養殖的科學養殖與管理，最終實現節能降耗、綠色環保、增產增收的目標。

第二部分：系統組成

水產養殖環境參數監控系統由養殖水質監測站/、、通訊系統平臺及遠程監控中心等子系統組成系統組成。

 1、養殖水質監測站：

   1、1、監測站概述

            負責監測一個養殖池的水質，如溫度、鹽度、PH值、溶解氧等，并可把測得的數據實時發送到遠程監控中心，根據測得的數據來自動控制環境控制設備的啟停，或者當他接到中心站的指令也可強行控制環境控制設備的啟停。

   1、2、監測站配置

            水質監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境變量量化轉變為數據輸出，通常傳感器處于最壞的環境下 (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。水產養殖自動化系統會發生錯誤警報，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，例如在養殖鱒魚的寒冷淡水中與在養殖蝦類的溫暖海水中，所要測定的環境變量不會一樣。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、遠程監控中心

      GPRS遠程接入點接收環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、水產養殖智能監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小時不間斷實時監測、控制；

      ---- 溫度：水產養殖廠可以根據所養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病規律。

     ---- 溶解氧：水產養殖廠可以根據所養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病規律，及時發布病情預告，防止病情的發生。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水質。

2、無線遠程監測 ；

        ----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殖環境作監測，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殖池水質可進行自動監測和手動監測。自動監測是對一組分析儀（也就是多個養殖池）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，進行監測；手動監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值動態變化過程的監測，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；定期生成監測報表；

---- 將各測定參量動態變化曲線作圖顯示，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測數據和監測報表；

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）監測功能強：多種水質參數實時監測，比如水溶氧濃度，水溫等。

（2）監測效果好：相比手工監測，自動化監測更及時和準確。

（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，只需安裝好遠程監測終端就可以對養殖水域作24小時不間斷的自動監測；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，可以傳送到監測中心或家中；監控軟件友好的用戶界面，便于長期監測數據分析與決策。

結束語

　　水產養殖環境智能監控管理系統可充分地利用計算機及工業控制原理將水產養殖業納入系統的科學的管理之中，及時地監控、調節水產養殖的各種環境參數，極大地減少養殖人員精力的投入，并能通過對歷史數據的分析，實時預測各種病情的發生，實現以較少的投入，獲得較大的效益。