水产养殖智能管理系统水质调节应用

张淋江　刘亚威

摘 要：水产养殖企业通过水产养殖智能管理系统，实现基于喷药装置的水质实时智能监控，对养殖场水质的温度、溶氧量、PH值等参数进行监测，迅速的掌握水质的基本情况，实现自动检测水质，自动启动水质调节设备，有效提高了水产养殖智能管理的效率。

关键词：智能管理系统；水质调节；传感器；数据采集传输

1 概述

近年来，为了满足消费者对水产品的旺盛需求，我国水产养殖业迅猛发展，养殖面积逐步扩大，并且在一些水产养殖种类上也开始逐渐变多，如龟、牛蛙等等水产品。与此同时，随着水产品种类的增多，用以控制水动物疾病防治的研究也应跟上水产品养殖的需求。所以，在专业部门检测过程中，对每次水产养殖疾病的发生和危害都离不开养殖水质恶化，大面积病死事故也与水质恶化息息相关。水质恶化不仅使致病微生物大量滋生，还引起养殖动物因应激因素增多而降低其抗病能力。养殖水质的恶化致使疾病容易蔓延，养殖企业遭受严重经济损失。目前，虽然大多国内水产养殖企业采用专业的水质监测仪器，但不能保证实时的监控水质状况，无法及时处理突发事件；国外的水产企业虽然智能化程度高，但作者翻阅调查现有国外文献，没有找到基于喷药装置的水质实时智能监控相关报道。如何安全高效的实现智能喷洒药物、实时水质监控是广大水产养殖企业急需解决的问题。

2 总体设计

作者在现有池塘遥控自动投饵船、池塘遥控自动施肥施药装置等多项专利的基础上，近一步研究改进，通过水产养殖智能管理系统实现远程遥控施药船、实时监测水产养殖水质等。水产养殖智能管理系统总体设计如图1所示。安装在遥控喷药船上的无线传感器检测到水质变动，水质相关数据发送到远程智能监控中心，远程智能监控中心对数据进行分析，将数据呈现在曲线图上，超过临界值及时向增氧机控制器发指令，自动启动增氧机，或者启动遥控施药船喷洒水质调节剂，避免水质恶化造成水产动物大量死亡给企业造成巨大的损失。

3 系统组成

水产养殖智能管理系统由水质传感器、数据采集、GPRS数据传输、智能控制系统组成。如图2所示。

水质传感器。通过选装溶解氧传感器、PH传感器、水位传感器、温度传感器、氨氮传感器、浊度传感器、亚硝酸盐传感器、硫化氢传感器等，配合智能数据采集器，能够最大限度的对养殖场水质以及环境等问题进行及时的采集与处理，以达到控制水质的目的。与此同时，如果对养殖场水质控制采取硫化氢、亚硝酸盐传感器等设备，在价格上较为昂贵，对养殖户来说其所花费的成本较高。因此，在设计方案中就不会考虑以上设备，且在设计过程中过多应用三路传统传感器，能够对PH值传感器以及水温、溶解氧传感器等设备进行应用，而企业可以根据自身检测需要添加检测项目。

数据采集方面。将用于数据采集需要的模块放置在IP6S的防护盒内，以此来避免水的侵入。它主要由电压转化模块、电源适配器以及信号放大和转换电路四部分构成，以此通过传感器来进行数据采集、串口发送以及警示等作用，当所搜集的数据经过RS232串口之后，就会快速的传递给GPRS设备，以此来实现数据的整个采集过程。

GPRS数据传输方面。主要是借助GPRS无线网络来进行的，以此来实现跨距离的传输。在此需要知道是通常由10个无线传输点所构成的系统是不用进行线网搭建的，这样能够降低投入的成本。GPRS在进行传输时，往往会根据客户数据所传帧的方式来最大程度进行数据传递，大多会采取数据帧传这样可以避免多次打包耗费流量的情况；还会采取动态域名的解析形式，节省了服务端口的IP费用；GPRS数据传输还具备与SIM卡捆绑的功能，以此避免SIM被盗；其中天线和电源的接口处都安装了防雷和内置反相保护的功能。

智能控制系统应用。关于智能控制系统主要由三个部分组成，分别为无线接入点、计算机查询的客户终端以及监控服务器。其中将传感器所收集的多个水质参数经过GPRS进行数据传递后，其监控的服务系统会借助GPRS的远程接入功能来进行数据接收。此时用户在借助手机、电脑等互联网使用平台来进行终端查询，这样就保障了在何时、何地都能够对数据进行快速分析，并做出有效的决定。第一，通过手机发送短信向水产养殖负责人递送水质预警的相关信息；第二，根据不同的养殖品种对水质的要求，无线终端将水质监测站所搜集的信息通过模型核算，获得所需的数据，以此来完成远程的增氧控制。终端计算机需要安装查询客户端，平板电脑、手机需要安装移动客户端（如图3）。

4 应用效果

水产养殖智能管理系统部署在郑州、洛阳几家水产养殖户，通过用户反馈的使用信息，系统有以下显著应用效果。

第一，管理维护方便。智能监控中心可以设置在家中或办公室，只要安装有智能控制系统平台的计算机和手机，与互联网相连的任何地方都可以成为智能监控中心，管理维护方便。

第二，智能化程度高。遥控喷药船加装水质检测传感器，实现了通过互联网远程遥控撒药、水质监测、短信报警、智能控制调节水质，极大方便水产养殖企业的智能化管理。

第三，降低成本。通过智能控制系统，自动启动增氧机或水泵，可极大避免了因水质恶化造成的经济损失，减少水产养殖过程中人力物力成本，综合减少成本30%以上，具有良好的社会和经济效益。

5 结束语

遥控喷药船加装水质检测传感器，通过水产养殖智能管理系统，实现了互联网远程水质监测、短信报警、智能控制调节水质。改进已获专利的池塘遥控自动施肥施药装置，实现一人通过手机和计算机实时的远程监控管理，检测水质变化，如检测溶解氧、温度、PH值等因子的变动，实现远程管理喷药船和增氧机，降低了成本，极大方便水产养殖企业的智能化管理，市场前景广阔。

参考文献

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作者简介：张淋江（1975-），男，河南南阳人，河南牧业经济学院网络管理中心，高级工程师，硕士，研究方向：无线传感器网络。

刘亚威（1984-），女，河南商丘人，河南牧业经济学院网络管理中心，助教，碩士，研究方向：计算机网络安全。