水产养殖自动化设计方案[1].doc

水产养殖环境远程监控系统设计方案追求至善凭技术开拓市场/凭服务树立形象圣启科技河北目 录第一部分：概述31、养殖业发展现状32、水产养殖环境远程监控系统概述4第二部分：系统组成51、养殖水质监测站：61、1、监测站概述61、2、监测站配置61、3、传感器选择62、数据传输层（数据通信网络）：63、远程监控中心7第三部分：系统功能7第四部分：系统特点12结束语12第一部分：概述1、养殖业发展现状渔业作为一种传统产业，在近代得到了快速的发展，并在社会、经济和人们生活中显现出其重要的地位。特别是水产养殖业，最近30年里，在全球动物性食品生产中增长最快，而中国对水产养殖产品的生产贡献率最大，中国水产品养殖产量约占世界水产品养殖产量的2/3，养殖产品的质量和安全卫生水平有了较大的提高，但和先进国家相比还有很大差距。水产养殖业尤其是工厂化养殖过程所用的设施条件还不够完善，机械化、自动化程度不够高，水处理设备落后，基本为流水式开放系统。近年来，鱼类赖以生存的江河湖泊和浅海等水体环境受到越来越严重的污染，致使渔业资源日趋衰退，从自然界中捕获到的名、特、优水产品的数量日益减少，另一方面，水产养殖生产经营者多以追求产量和近期经济效益为目标，养殖密度过高，加上保护养殖环境意识淡薄，养殖病害呈逐年加重之势，随之而来的是药物滥用现象较为普遍，以至于水域环境遭到不同程度的破坏，水产品质量安全得不到有效保障，同时传统养殖业中大量养殖污水的排放，又加剧了环境污染，使得发展传统养殖业与保护环境的矛盾日益突出。 因此，用具有占地面积小、用水量少、无污染、不收地域、环境、气候等影响的密集化工厂化集约模式代替传统的粗放型模式势在必行，实现工厂化水产养殖的关键是水产养殖远程监控。 影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧，ph值等，水质的好坏关系到养殖效益、养殖效果、养殖风险等各方面的因素。目前国内的水产养殖业其水质监测基本上仍处于人工取样、化学分析的人工监测阶段，其耗时费力、精确度不高，并且需要有专业人员进行操作。同时鉴于养殖池群规模大，范围广、来回不方便等特点，传统的靠取水样测水样的控制方式已经明显不能满足实时性的需要。我们平时如能做到不间断的监控水质的变化情况，发现问题、及时采用相应措施进行处理，就能防止养殖对象水体环境的恶化，从而让养殖对象少生病或不生病。我公司自主研发的的水产养殖环境远程监控系统操作简单、数值输出快而精确，并且可以实现水产养殖全过程的连续或适时监测，对于预防极端气候造成极端水质物理指标及各水环境因子综合的病害机理具有重要意义，可以指导我们的水产养殖业规避风险，带来利润。2、水产养殖环境远程监控系统概述水产养殖环境远程监控系统是面向水产养殖集约、高产、高效、生态、安全的发展需求，基于智能传感、无线传感网、通信、智能处理与智能控制等物联网技术开发的，集水质环境参数在线采集、智能组网、无线传输、智能处理、预警信息发布、决策支持、远程与自动控制等功能于一体的水产养殖物联网系统。水产养殖环境参数监控系统是利用现有的水质参数传感器、环境参数传感器、水产养殖执行设备等电子产品结合通信网络实现，采用监控设备将养殖池的水与周围环境某些与水产品生产关系密切的环境参数进行实时监测和控制。对养殖水体进行水温、溶氧、酸碱度、透明度、氨氮值、及大气压、气温等参数进行自动监测，准确地为科学管理提供技术参数，养殖户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端，实时掌握养殖水质环境信息，及时获取异常报警信息及水质预警信息，并可以根据水质监测结果，实时自动地调整调水、投饵、增氧控制设备，使鱼塘溶氧含量适宜，保证鱼类正常生长，减少鱼病发生，提高鱼饲料的利用率，作人员无需亲临养殖现场便可监控水产养殖单元的实际情况，有突发事件时系统自动报警，水产养殖单元的管理可通过监控设备进行量化的设置，使得管理更加的数字化、标准化，有利于统一管理标准，实现水产养殖的科学养殖与管理，最终实现节能降耗、绿色环保、增产增收的目标。第二部分：系统组成水产养殖环境参数监控系统由养殖水质监测站/、通讯系统平台及远程监控中心等子系统组成系统组成。 1、养殖水质监测站：1、1、监测站概述负责监测一个养殖池的水质，如温度、盐度、PH值、溶解氧等，并可把测得的数据实时发送到远程监控中心，根据测得的数据来自动控制环境控制设备的启停，或者当他接到中心站的指令也可强行控制环境控制设备的启停。1、2、监测站配置水质监测站可以选装溶解氧传感器、pH传感器、水温传感器、水位传感器、盐度传感器、浊度传感器等，配合智能环境数据测控终端机。1、3、传感器选择选择适当的传感器是设计自动控制系统最重要的一个步骤。传感器的目的是将环境变量量化转变为数据输出，通常传感器处于最坏的环境下 (如没入水中) ，接受最严厉的考验(Gray，1989)。因此，传感器的选择不仅应考虑其性能，还要注意其耐久性。非金属的传感器如玻璃或塑料制品比金属制探针持久。水产养殖自动化系统会发生错误警报，最常见的问题是控制的范围设定太严，第二个原因则是传感器失效。所以传感器必需定期更换，因此传感器的更新与定期校正维修的人力构成系统维护的主要费用。 对每一个系统来说，传感器的型式及安放位置都是特定的，例如在养殖鳟鱼的寒冷淡水中与在养殖虾类的温暖海水中，所要测定的环境变量不会一样。因此，传感器必须是特定而且兼容的种类，将来才能选择不同厂牌的传感器与现有的计数器及传输器搭配使用。2、数据传输层（数据通信网络）：采用移动公司的GPRS网络传输数据，系统无需布线构建简单、快捷、稳定；移动GPRS无线组网模式具有：数据传输速率高、信号覆盖范围广、实时性强、安全性高、运行成本低、维护成本低等特点；3、远程监控中心GPRS远程接入点接收环境测控终端机汇聚的数据信息，用户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端远程查询水质信息，同时也可通过对数据进行分析处理，做出控制决策，远程控制增氧设备。系统可以让相关领域管理人员在线查看各个监测站点的探头的采样数据。同时提供短信提示功能，方便管理者及时了解水质的各参数值，让管理者能第一时间获得水质问题警报的消息。 硬件主要包括：工作站电脑、服务器（电信、移动或联通固定IP专线或者动态ip域名方式）； 软件主要包括：操作系统软件、数据中心软件、数据库软件、水产养殖智能监控管理系统软件平台（采用B/S结构，可以支持在广域网进行浏览查看）、 防火墙软件；第三部分：系统功能1、24小时不间断实时监测、控制； - 温度：水产养殖厂可以根据所养殖的对象所适应的温度范围设定控制范围，计算机通过温度传感器实时将池塘内的水温读取到软件分析系统中，在超过温度设置范围时，通过报警系统报警。大塘养殖还可以根据温度变化的历史纪录，利用计算机分析软件分析鱼虾生长的速度和病情的发病规律。- 溶解氧：水产养殖厂可以根据所养殖的对象所适应溶解氧范围设定溶氧的控制范围，计算机通过溶氧传感器采集的数据，在设定溶氧的控制范围内控制芯片自动开启关闭增氧机，合理使用配置增氧机，即节约用电，减少机械磨损，又做到以最小的投入换取最大的效率。计算机管理软件可根据溶氧变化范围分析鱼虾的发病规律，及时发布病情预告，防止病情的发生。根据溶氧的变化分析水质的恶化程度，及时采取措施处理，如排污、换水、投加增氧机、消化菌等。- 光照:根据光与溶氧的变化规律采取补光增加光照让藻放氧。- PH值：根据PH值的变化分析水质的恶化和有害物质如氨氮、硫化物、亚硝酸盐等的产生以及残留饵料等有机物腐烂氧化程度，通过报警系统提交水质分析报告并发送警示信息。以便及时采取各项措施。- 盐度：根据盐的测试值，计算机控制系统在盐度设置范围内自动控制换水系统调节水质。2、 无线远程监测 ；-工作人员不必亲临现场就可以通过互联网、手机短信等方式可对养殖环境作监测，比如可以根据设定的时间、条件终端电脑上的软件对连接的养殖池水质可进行自动监测和手动监测。自动监测是对一组分析仪（也就是多个养殖池）根据设定的时间间隔，按顺序逐一进行数据采集，存入数据库，同时和标准值进行比较，进行监测；手动监测是根据设定的时间间隔对一个指定的分析仪进行数据采集，进行监测。3、 自动报警 : 可通过短信、中心控制机软件等方式报警；用户可设定某些参数指标的上限和下限。比如水池中电导率pH值动态变化过程的监测，将及时反映池水污染程度的变化，以决定池水是否更换。，高于或低于这个pH值范围都会产生报警信息，并在上位机中控平台和现场控制节点显示出来，并可短信通知管理人员。4、实时历史、曲线报表数据分析- 数据的管理、分析和统计；定期生成监测报表；- 将各测定参量动态变化曲线作图显示，可将测得参数和图形打印保存- 在系统中还可对各个分析仪进行参数校正，以确保采集数据的准确有效；可修改分析仪的ID号，位置信息等，方便分析仪和数据信息的管理与使用 5、 互联网访问 -管理员可以上网浏览实时监测数据和监测报表；6、远程控制 -用户可以通过互联网、手机短信等方式控制终端设备，比如可以根据设定的时间、条件或用户指令控制输氧设备或水温调节装置7、软件功能（1）管理员操作要求：-可自主添加、删除、修改传感器，设置传感器的名字；-可添加、删除、修改传感器组，每个组可包含多个传感器，每个传感器可属于多个组；-可添加、删除、修改用户，每个用户对应一个手机号码，手机号即用户名，每个用户可对应多个 传感器组（2） 用户操作要求-用户只可访问自己对应传感器组里的传感器数值；-用户可通过设置传感器正常范围数值上下限（譬如上限为30度，下 限为20度）、预警级别（支持多个预警级别，譬如A级、B级、C级，对应不同程度）及其对应正常范围的浮动值 -用户可通过、SMS查询某个传感器的数值；-用户可通过、SMS定制某个传感器的预警信息；第四部分：系统特点（1）监测功能强：多种水质参数实时监测，比如水溶氧浓度，水温等。（2）监测效果好：相比手工监测，自动化监测更及时和准确。（3）建设和营运成本低：由于采用移动/联通提供的GPRS/CDMA1X无线通讯网络，只需安装好远程监测终端就可以对养殖水域作24小时不间断的自动监测；不需要布任何通讯线路。前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低。日常费用主要是无线通讯费用。（4）使用方便：灵活的数据传输与报警选择，可以传送到监测中心或家中；监控软件友好的用户界面，便于长期监测数据分析与决策。结束语水产养殖环境智能监控管理系统可充分地利用计算机及工业控制原理将水产养殖业纳入系统的科学的管理之中，及时地监控、调节水产养殖的各种环境参数，极大地减少养殖人员精力的投入，并能通过对历史数据的分析，实时预测各种病情的发生，实现以较少的投入，获得较大的效益。