漁業養殖廠水質在線監控方案系統
一、 水產養殖自動監控系統簡介
在水產養殖生產中，要求對池塘、水庫、工廠化養魚池等多種水體的水質進行實時監控，如養殖場、育苗場水源必須檢測確定無化學污染源；養殖過程中，為了預測水質變化趨勢，及時調整水質，每天要多次測定溫度、pH值，溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽，硫化物等水質指標。國內用于水產養殖的水質檢測儀器一般都是離線式的實驗室檢測方式，需要取樣，檢測結果反饋周期長，更不能根據結果自動進行水質調節，一方面，結果反饋周期長，難以保證水產養殖的安全，另一方面，養殖人員要掌握充足的養殖知識，熟悉大量的對照數據，才能制定出合適的調節控制水質的方案，這就需要養殖人員具有較高的素質，而且要進行經常性的干預。由此可見，傳統的水質監測方式由于測試周期長、數據反饋速度慢等原因，已經不能適應飛速發展的水產養殖業需求。
實時、系統、智能、分布式水質監測及調節系統是一種保產、保質、穩定的系統，融生物、物理、化學凈化、電子信息技術為一體，充分發揮各水質凈化單元作用，能滿足不同養殖對象對水質的要求，應用價值及市場前景。
深圳市云傳物聯推出的智能水產養殖系統無線傳感器網絡技術設計，擁有多項技術。傳統的監測系統采用鋪設線纜的方式進行數據采集，工程量大、成本高，同時由于傳感器大多通過微電壓進行數據采集，過長的線纜鋪設會導致數據的誤差較大。本系統采用包含的3G網關和2公里ZIGBEE節點組成多點多跳的星狀網絡，*的電源管理系統結合超低功耗的芯片設計，使整套系統僅需要太陽能供電，并能夠在連陰雨天氣保證數月長期穩定的運行，系統還特別具有的自動清洗裝置和*光學溶解氧傳感器。
二、影響水產養殖環境的關鍵參數
影響水產養殖環境的關鍵參數就是水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽等，但這些關鍵因素即看不見又摸不著很難準確把握。現有的水產管理是以養殖經驗為指導，也就是一種普遍的養殖規律，很難做到準確可靠，產量難以得到保障。隨著養殖業的不斷發展，市場調節失控，競爭越來越激烈，掌握準確可靠的養殖數據，科學養殖，提高產量與品質，勢在必行。
針對水產養殖環境對象具有的多樣性、多變性、以及偏僻分散等特點，提出了一種基于無線移動通信和測控技術的遠程數據采集和信息發布系統方案。本系統可以為用戶節省大量人工操作和電力消耗，限制魚類疾病所造成的損失，減少死亡率。通過長期連續的監、調節和控制水質，可以顯著增加養殖產量。
三、水產養殖自動監控系統運行系統圖
四、水產養殖自動監控系統系統介紹
水產養殖環境遠程智能監控系統由前端部分來完成對環境監測因子的含量的監測與匯總、轉換、傳輸等工作，監測因子包括水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽等，這些監測因子由數據采集終端使用不同的方法進行測量獲得一個非常準確的測量數據，此結果通過數據處理轉換后經由網絡向在線監測數據平臺傳輸數據，在線監測數據傳輸平臺來實現數據的接收、過濾、存儲、處理、統計分析并提供實時數據查詢等任務，當溶氧超過設定值的時候，自動開啟或者關閉設備。整個系統可達到安全、可靠、準確、實時、全面、快速、的將真實的水產養殖環境信息展現在管理人員的面前。
五、水產養殖自動監控系統組成
本系統利用傳感器測量出水中相應的環境因子（如PH值，溶解氧，溫度等），然后利用相應參數的在線儀表讀出傳感器傳出的信號，并可將這些信號轉化為數字信號或者模擬電流信號，傳入現場PLC控制系統以及終端，再通過編制的軟件實現數據整理和數據分析，并實施預警預報。
水產養殖環境遠程智能監控系統由三大部分：數據中心、水產養殖監控點、用戶手機
1、數據中心：
主要由機和上位機軟件構成，它實現對數據的接收、存儲、顯示、數據請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監控中心預警以及通過客戶端軟件方便地訪問實時和歷史數據。
2、空氣質量監控點：
實時將現場的水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽等數據采集到數據采集終端內，根據實時數據實現采集點現場的自動報警，防止事故的發生。（并預留監控點的控制接口）
3、用戶
通過智能手機訪問數據中心采集現場實時數據或編輯短信發送到數據采集終端采集現場實時數據。
六、水產養殖自動監控系統主要功能：
系統目前已完成和實現的主要功能包括作為下位機的分析儀、現場PLC控制系統和作為上位機的終端電腦應用程序的一部分，能監測多種水質參數：水溫、水深、酸度、鹽度、含氧量等。
使用分析儀來實現數據采集，分析儀的傳感器測得原始數據，通過信號分析獲得測量的參數值。車間里每個養殖池可放置一個或多個分析儀的傳感器，各分析儀之間利用 485 網絡連接，從而可將車間里各養殖池中水環境的多項參數連續不斷的采集起來。
終端電腦和下位機的通訊采用的是"主－從"式通訊方式，上位機通過RS232接口主動發出命令或數據，下位機被動響應。
系統對養殖池分類，分別設定不同的標準參數，在采集到的魚池參數超出標準時可進行報警，從而實現水質的實時監控。
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的分析儀進行數據采集，進行監測。
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。
◆ 可在線實時24小時連續的采集和記錄監測點位的水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、等各項參數情況，以數字、圖形和圖像等多種方式進行實時顯示和記錄存儲監測信息，監測點位可擴充多達上千個點。
◆可設定各監控點位的水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、等報警限值，當出現被監控點位數據異常時可自動發出報警信號，報警方式包括：現場多媒體聲光報警、網絡客戶端報警、語音報警、手機短信息報警等。上傳報警信息并進行本地及遠程監測，系統可在不同的時刻通知不同的值班人員。
◆ 數據中心軟件采用標準全中文圖形界面，實時顯示、記錄各監測點水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、等曲線變化，統計水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、等數據的歷史數據、zui大值、zui小值及平均值，累積數據，報警畫面。
◆監控主機端利用監控軟件可隨時打印每時刻的水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、等數據及運行報告。
◆強大的數據處理與通訊能力，采用計算機網絡通訊技術，局域網內的任何一臺電腦都可以訪問監控電腦，在線查看監控點位的溫濕度變化情況，實現遠程監測。系統不但能夠在值班室監測，領導在自己辦公室和智能手機都可以非常方便地觀看和監控。
◆系統可擴充多種記錄數據分析處理軟件，能進行繪制棒圖、餅圖，進行曲線擬合等處理，可按格式輸出，也能進入EXCEL電子表格等office的軟件進行數據處理。
◆系統設計時預留有接口，可隨時增加減硬軟件設備，系統只要做少量的改動即可，可以在很短的時間內完成。可根據政策和法規的改變隨時增加新的內容。
七、水產養殖自動監控系統主要特點：
◆實用性：水產養殖地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的網絡高信號捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網絡的正常運行。
◆實時性：采用的通信和軟硬件技術，建立了清晰和合理的系統架構，可以實現多線程的遠程并發通信，在幾秒時間內，可以讓成百上千臺的數據采集終端實時傳送到監控中心進行集中監視和遠程調度，實現故障信息的及時報警。
◆可以進行系統或模塊的無限擴展，便于長期的升級和維護，延長系統的壽命，通過更新部件，能讓系統一直存在下去，而不至于整個系統癱瘓，造成大量的投資損失。
◆易維護性：系統可對遠程數據采集終端執行相應的遠程操作命令，包括遠程參數設置，遠程控制、遠程數據抄收、遠程終端復位、遠程終端軟件升級等。
◆操作簡易性：系統軟件功能完善，模塊化、圖形化設計，全過程全中文幫助，操作簡單方便。
◆性價比高：該系統專為水產養殖環境監控量身定制，充分考慮到水產養殖環境各個環節的業務需求。
八、水產養殖自動監控系統傳感器
九、水產養殖自動監控系統的研發前景
智能化多參數養殖水質監測系統目前的開發于對水環境因子的適時監控、預報預警方面，隨著該產品的深入研究與系統功能的不斷擴充，將逐步實現：
1、養殖宏觀化
宏觀的測控，對養殖結構的合理化具有深遠意義。
2、養殖科學化
這里主要指養殖飼料、養殖藥物更加合理，以節約成本，提高產量及品質。
3、科研便利化
數據記錄貫穿整個養殖過程。數據在為我們的生產提供寶貴依據的同時，也便利了我們今后研究，有助于提高研究的速度和質量。
4、養殖信息化
通過特定的網絡平臺進行定單養殖、提供技術服務，幫助養殖業主規避風險、提高養殖成活率、增加效益。
5、養殖規范化
通過對水質環境的及時了解、科學分析、便于規范養殖規模及結構，規范養殖各環節，zui終目的形成標準化。
6、養殖區域擴大化
智能化多參數養殖水質監測系統的遠距離監控功能，將使深海養殖成為現實。
十、水產養殖自動監控系統案例說明
魚池水質管理，直接影響養魚效益。衡量魚池水質好壞的指標主要有：池水溫度、酸堿度(PH值)、溶氧值和透明度。現將其測試技術簡介如下：
1.溫度測試
不同魚類對水溫的要求不同。鰱、鳙、草、鯉、團頭魴等屬溫水魚類，適宜生活的水溫為20℃～30℃。羅非魚屬熱帶魚類，適宜水溫為25℃～34℃。為了給魚創造zui適宜的溫度環境，就要隨時掌握池水的溫度變化。監測水溫zui常用的是水銀溫度計，但只能測得表層水溫。水質分析儀和溶氧測定儀，均有水溫測試功能，且可測定不同水層的水溫。
2.酸堿度測試
池水的酸堿度(PH值)既影響魚類的生長生活，又影響到池水中的營養素，因此人們常用石灰來調節魚池水的酸堿度。對于鰱、鳙、草、鯉、團頭魴等溫水魚類，喜偏堿性水，其適宜PH值為7.5～8.5。
測定池水酸堿度zui簡單可靠的方法，是使用石蕊試紙。測定時，將一張試紙浸入水中2～3分鐘后取出，再與酸堿度色譜對照，找到其中與試紙顏色相同的一段，就能知道池水的酸堿度了。
3.溶氧值測試
一般魚類適宜的溶氧值為3毫克/升以上，當水中溶氧值小于3毫克/升時，魚停止攝食和生長；溶氧值小于2毫克/升時，魚就會浮頭；在0.6～0.8毫克/升時開始死亡。過去測試溶氧值大多采用化學方法，即磺量法，這種方法雖然準確性較高，但既麻煩難度又大，一般養魚戶難以掌握。近年來已有不少測量溶氧值的電子儀器投放市場，如水質分析儀、溶氧測定儀等。這些儀器都有一個探頭，只要把探頭放到水中，將轉換開關撥到測氧檔，經過大約1～2分鐘，儀表頭上的指針就會指出水中的溶氧值。
4.透明度測試
所謂透明度，就是陽光透入水中的程度。透明度與水色直接相關，而水色又標志著水的肥瘦程度和水中浮游生物的多少。
測定透明度可以自己制作一只黑白盤：用薄鐵皮剪成直徑為20厘米的圓盤，用鐵釘在圓盤中心打一個小孔，再用黑色和白色油漆把圓盤漆成黑白相間的顏色，在圓盤中心穿一根細繩，并在繩上劃上升度記號。將黑白盤浸入魚池水中，至剛好看不見圓盤平面時為止，這時繩子在水面處的長度標記值就是池水的透明度。如果透明度大于35厘米，說明池水太瘦了，要追肥，可多投飼料；如果透明度小于25厘米，說明池水太肥，要少投飼料，并加注新水。
