智慧鱼塘系统方案设计

树龙珍

（泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300）

一、行业背景

随着社会的发展，生活水平的提高，水产品的需求量越来越大，水产养殖户数、规模也随之变大，养殖种类则越来越丰富。传统的养殖方式是鱼塘养殖户们每天24小时看管鱼塘，不仅要实时注意鱼塘的水温、光照、湿度等问题，更重要的是时刻掌握好鱼塘水的溶氧值，这些关键因素即看不见又摸不着，只能通过观察养殖对象浮头情况来判断水中是否缺氧；根据养殖水的混浊度来判断水中的氨氮等多种成份的含量，根据经验来判断水中的PH值及水温，人工开启增氧设备。靠经验判断误差大，养殖风险高，极易造成重大损失。

现在有了物联网技术的帮助，智能化鱼塘养殖监控系统提供水环境监测、远程控制等功能，综合利用计算机与网络通讯技术、传感器技术、电子技术，实现对水产生长繁育阶段的水温、溶氧和PH值等各项基本参数进行实时监测预警，养殖户可在家通过电脑了解鱼塘的情况，不仅掌握鱼塘水质实时数据的变化，查看实时监控鱼塘现场环境，更重要的是一旦发现问题，能够及时自动处理对在鱼塘中的增氧设备实现远程操作，而不需要划船到水中央去开关增氧设备，这为养殖户提供了很大的便利。

二、系统组成

（一）系统需求

实现24小时实时测量温度、PH值、含氧量等水环境数据，数据的采集传输显示每10分钟更新一次；当温度、PH值、含氧量等水环境参数出现异常时主动发出报警；能够通过手机或PC机等终端实现远程控制加氧、换水设备设施，保证水环境长期处于相对稳定的最佳状态；监控中心可以远程实时查看视频等。设备管理可设为人工或自动状态，人工控制具有优先权。通过采集存储的历史数据可对生产过程参数的设置进行优化，更加合理地控制水体环境。

（二）系统实现方案

智能鱼塘系统分为三个部分：监控中心、数据传输终端和视频监控终端、终端数据采集和控制设备和摄像头、物联服务系统。

（三）系统拓扑

监控中心网络接入方式可以分为2种：公网方式和专网方式。

公网方式：先向运营商申请ADSL等宽带业务，监控中心具有公网固定IP。终端设备直接向中心发起连接，稳定可靠。专网方式：监控中心接入APN专线，终端设备采用APN专网卡。双方地址处于同一个局域网，并采用防火墙进行隔离，在防火墙上进行IP地址和端口过滤。此种方案适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。本方案采用公网方式。

传感器通过有线方式由对应的控制箱供电和通信，通过控制箱内安装的网络数据传输模块（DTU），DTU使用RJ45网线通过现有视频监控控制箱交换机接入互联网，并同物联服务系统服务器建立连接和数据通信。智能控制系统网络拓扑图如下图所示。

监控中心包括WEB服务器、数据服务器以及PC等，监控平台可以24小时不间断采集现场实时数据，动态显示鱼塘温度、PH值、含氧量等水环境数据，自动形成报表以及水质异常时自动发送短信报警,并且监控中心可以实时查看现场视频，另外养殖户也可以通过Internet访问监控平台实时查看相应数据和视频、或者控制换水、加氧等设备。终端数据采集器包括温度传感器、含氧量传感器、PH 传感器等，采集PH值、含氧量、温度等数据发送给DTU然后通过运营商网络传输到监控中心和物联服务系统；同时可通过监控中心发送指令到DTU，DTU将控制指令透传到换水、加氧等设备，从而控制换水泵或者加氧机的工作。

专家可通过物联服务系统存储的大量数据进行分析，形成更优化的养殖方案。

（四）数据采集和控制

数据采集部分：采用下位机、传感器和DTU等组成的控制系统，实现将鱼塘的温度、PH值、含氧量等数据传输到监控中心；视频监控部分：采用直角型和球型视频监控设备组合，监控中心能够通过3G/4G网络实时查看现场视频。

系统首次运行时，用户可以使用远程配置程序或现场配置终端将养殖方案配置到控制器；养殖过程中，控制器实时采集养殖环境参数并上传至物联服务系统，同时根据环境数据和已下载的养殖方案进行精准控制；物联服务系统将控制器上传的数据进行智能分析和处理，通过专家系统判断当前养殖环境状况的一般性，对于异常状况及时生成控制处理方案，通过控制器及时处理异常，对于非异常状况则智能生成下一阶段的养殖控制方案，并将新方案同现有方案进行差异化比对后下载更新到控制器；控制器下载配置完养殖控制方案可以独立运行，对养殖过程进行精准控制。

三、结束语

渔业数字化智能管理系统的建立，有助于养殖基地降低能耗和减少人力使用，同时还能极大地降低工作人员劳动强度。“没有安装智能管理系统之前，工作人员只能通过人工判断鱼池氧气含量，为防止‘泛池’（缺氧造成鱼大量死亡）等事故的发生，高温季节每天都需要半夜起床打开增氧机氧。而现在，智能系统能精准判断鱼塘含氧量，可自动开启增氧机进行增氧和调水，大大减少了增氧机耗电量和用工成本。”此外，智能系统的安装也有效避免重复、过量饲喂，提高了饲料利用率，降低了养殖成本。