智能化水产养殖设计

智能化水产养殖设计

周晓群

烟台市水产研究所山东烟台264000

摘要：随着人们对水产品需求的不断扩大，国内水产养殖业得到了突飞猛进的发展，传统的养殖方式已不能满足市场需要，信息化、智能化以及规模化已成为水产养殖技术的发展方向。水产养殖需要投入大量的人力和物力，由于养殖的环境比较复杂，因此还存在很多安全隐患，对养殖户而言极不方便。基于此，本文就智能水产养殖系统进行研究。

关键词：水产养殖；水质监控；智能化

水产养殖环境不同，有池塘，湖泊，海田等，而如果水体很深，温度就会分层，表层水温昼夜间有变化，底层温度则因阳光无法穿透长时间保持低温状态，变化很小。利用先进的水产养殖系统给经营者带来利益的同时，也满足了市场的需求，其在水产管理上节省了大量资源，能实现养殖行业的自动化与智能化。

一、水产智能化养殖监控系统的养殖影响因素以及养殖流程

1.智能化养殖系统的养殖影响因素

养殖业是中国重要产业之一，面对越来越大的市场需求，高效快速安全健康的养殖系统一直是业内人士研究的课题，经过大量的科学实验之后检测出影响水产品养殖的影响因素，主要有以下几点：水温、PH值、透明度、溶氧量、农药含量、重金属含量、各类氟化物含量、细菌含量、挥发性酚含量、鱼池换水周期以及消毒用品等。根据影响水产品养殖的因素，对应的找出最适合水产品生存的环境，在进行最大密度的养殖，配合最合理化的监控，能实现有效的提升水产品的产量。

2.智能化养殖系统的养殖流程

我国的水产养殖业基本上采用智能化养殖系统，采用该种系统，首先，选址对浴池进行建设；其次，买鱼苗后放入鱼池中进行试水；再次，放入鱼苗并进行消毒，鱼种进行繁殖之后进入池子饲料喂养，这时要注意水质的管理鱼池的环境监控预防疾病的发生。最后，在做好过冬的措施成鱼即可出池了。在这个水产品养殖系统中，最重要的是采用先进的机械设备来控制养殖系统的水温、PH值、溶解度、光照、溶解氧、投饵量等因素，在这些因素都合适的情况下，才能进行最大密度的养殖生产活动。

二、智能化水产养殖设计

智能化水产养殖基于物联网技术思想，将智能传感技术、智能处理技术及智能控制技术纳入一个监控养殖体系，实现水产养殖智能体系化，解放劳动力，提升经济效益。其中，传感层包括感知养殖塘的水体溶氧量、PH酸碱值、温度、盐度等参数；智能处理层包括接受传达来的相关消息，根据科学养殖相关理论得出调控结论；智能控制层就是根据调控结论调节养殖塘水质，使水产养殖在最适宜的环境下产生最大的经济效益。

1.要解决的问题

（1）实现实时养殖监测。不同水生生物对水质的要求不同，为寻求经济价值，则应对不同的水生生物水质采取不同的措施，为方便管理，将这些分散的养殖产品统一起来，通过监管水产养殖密度、水产养殖鱼药和饲料、水产病害等方面，记录水产养殖生产记录、用药记录和销售记录，节约劳力，实现现代信息科学技术与传统渔业结合的目的。

（2）实现网络信息实时更新。如上所述，要求实时监测，才能令监控系统发挥价值，若渔民是在养殖场地收集到了监测数据，那么与渔民亲自“下水”检测作用相似，在这个过程中没有实质的经济效益的提升。而实现了网络信息实时更新，渔民可以实时掌握水产养殖动态，有效提高经济效益。

（3）以较小的成本实现最大的价值。自主研发物智能化水产养殖，大大降低了引进设备的成本，也可以保证系统的更新服务，在投入成本上为渔民减少压力。

2.实现目标

基于对系统开发端的描述，用户利用这套智能化水产养殖监测产品通过网络端随时谁地获取自己的养殖池水质情况和采取的措施，判断养殖池水产品状态是否良好是否需要人工介入等，从而实现水产养殖智能化、提高经济效益的目的。

3.智能水产养殖系统的结构设计

根据Zigbee无线通讯技术的树形网络组合方式，可得出智能水产养殖系统的整体结构。整个系统最核心的结构为监控中心，监控系统与协调器相连接，下接承担三个功能的路由器设备，分别为负责温度监测的路由器、负责光照监测的路由器和负责pH值监测的路由器，而在温度、光照和pH值的路由器下分别设置采集节点和控制节点，对温度传感器、光照传感器和pH传感器相连接。智能水产养殖系统的设计主要从水域的监测控制出发，对生物繁衍生产的环境进行调节，根据水产养殖的特点，必须从水域温度、水量位置、光照强度、水域氧量、空气质量和PH值进行结构设计，但是在系统设计中还必须考虑意外安全问题，例如火灾、地震的发生，因此在系统的节点利用Zigbee无线通讯技术设置报警系统，加强水产养殖的安全性和稳定性。

4.养殖监控系统的智能中心

养殖监控系统的智能中心主要是将采集来的信息进行整理、输出再进行控制，其属于整个模块的智能中心，监控人员与客户无论是在室内或者户外，都可以通过现场的监控设备、远程PC机控制或通过通讯设备来进行控制，打破了传统的水产养殖模式，实现了现代化养殖的自动化与智能化。现场控制中心可以根据监测系统显示的结果进行智能控制，与此同时还能及时的通知现场的工作人员进行问题的处理，这样就避免了水产养殖过程中出现差错的几率，进而实现利益的最大化。

5.智能水产养殖系统的控制方法

在智能水产养殖系统的结构设计中，温度、光照和pH值的路由器下分别设置采集节点和控制节点，而控制节点下设S7200执行机构和EM231传感器，由EM231传感器对水产养殖中的水域温度、水量位置、水域氧量和pH值进行控制。

（1）就水域温度的控制而言，智能水产养殖系统主要利用PT100传感器进行水温控制。对水域温度的控制主要为加温、降温和保温三种。根据生物对环境的要求，以自动注入热水的方式进行加温，以自动增强对流的方式进行降温，以搭建大棚的形式实现保温。

（2）就水量位置的控制而言，主要采用浮球液位控制器进行水位测量，在智能水产养殖系统中设置最高值和最低值，然后通过触发电磁阀的方式对水位进行控制，实现水产养殖区域内的自动出水和进水。

（3）就水域含氧量的控制而言，要根据水产养殖中生物所需的标准环境条件进行相应的调节。对于水产养殖的鱼类而言，对水域含氧量的要求必须超过4～5mg/L，由于环境的影响，水域含氧量会发生变化，智能水产养殖系统主要利用PID控制模块对水域含氧量进行检测，从而对增氧机进行调节。

（4）就水域pH值的控制而言，对于水产养殖的鱼类而言，对水域pH值的要求必须控制在6.8～7.5以内，利用智能水产养殖系统中的PID功能模块，可以对水域的酸碱值进行监控，然后调整中和剂的比例。

另外，还要通过S7200执行机构对水泵、电磁阀、投饲机、增氧机和波位进行自动控制。通过叶轮增氧机旋转搅水的方式进行增氧，波浪越大含氧量越大；自动投饲机主要保证水产养殖的安全和经济，以水体为标志进行饲料投放，以5mg/L为标准，在超过这一标准后停止饲料投放；利用变频调速技术控制增氧机的运作，在降低功率的情况下避免增氧机反复启动和停用而发生故障。

结束语

综上所述，针对智能水产养殖系统设计的探究是很有必要的。智能水产养殖系统，保障了水产在最合适的环境中最大密度的进行养殖，养殖监控系统的信息监测能准确的收集各项数据，从而达到对整个水产的信息监控，养殖控制系统的智能中心对水产养殖进行智能监控。

参考文献：

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[2]杨金明，刘鹏航.基于物联网技术的水产养殖智能管理系统设计[J].湖北农业科学，2016，55（16）

[3]许涛涛，陈锋.嵌入式水产养殖智能检测系统的研究与设计[J].仪表技术，2014（09）