水产养殖智能集装箱物联网系统研究与开发

【摘要】：中国是水产养殖和消费大国。国民日益升高的蛋白质需求促进渔业产品的市场增长。环境污染问题的加剧使得江、河、海等养殖水域的水体恶化,水产养殖资源锐减,阻碍水产养殖总产量的增加。在养殖技术上,工业化水产养殖起步较晚。现有的水产养殖大多是依靠经验的传统模式,自动化控制水平比较低。劳动强度大,且养殖效率和质量远不如设施渔业养殖方式。导致我国水产养殖的总产量无法取得较大突破,难以满足人们对渔业产品的市场需求。为此,本文开展了水产养殖智能集装箱物联网系统的研究,提高水产养殖的产量和质量,并加强水产品的安全。主要研究内容包括:(1)设计开发水产养殖智能集装箱物联网系统。本文分析国内外水产养殖物联网系统以及水质监控系统的发展现状,确立溶解氧、水温和pH为主要被测水质参数,获取养殖水体状况。确定增氧机和喂料机为被控制对象,实现喂料和改善溶氧浓度。提出水产养殖智能集装箱物联网系统设计方案。在利用集装箱作为养殖环境的基础上,结合水质监测子系统、设备控制子系统、视频监控子系统、云端平台及移动端管理软件,设计开发一套具有实时采集、历史查询、超限预警、智能控制、远程控制等功能的水产养殖智能集装箱物联网系统。(2)设计开发水质监测子系统。本文将水环境因子作为主要监测对象,建立水产养殖水质监测子系统。选择控制显示一体机作为现场终端控制主机和触摸显示屏。控制主机通过标准ModbusRTU通讯协议读取传感器模块采集到的溶解氧、温度和pH水质数据。经过主机的处理和调用,操作触摸显示屏查看水质实时水质数据、历史水质数据记录、历史超限报警记录和实时报警提示。(3)设计开发智能控制子系统。本文将增氧机和喂料机作为控制对象,以继电器作为控制器,实时采集增氧机和喂料机开关状态。终端或者远程手动下达控制命令,继电器再控制增氧或者喂料机动作。终端或者远程设置自动模式,继电器按照既定策略控制增氧和喂料机。(4)云端服务器及移动端管理软件功能设计。终端通过串口服务器或者NB-IOT模块将水质和终端状态数据上传到云端服务器。移动管理软件再访问云端服务器获取终端上传的数据,根据上传数据做出远程操作决策。(5)传感器在线校准。验证传感设备的校准正确性。实验结果,表明现场控制和远程控制的响应速度都能够满足控制要求,传感设备的校准正确。水产养殖智能集装箱物联网系统试用效果良好。