簡析基于物聯網的水產養殖監控系統

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　　摘 要 水產養殖環境影響的關鍵參數是水溫、溶解氧、氨氮、pH等，但目前這些參數的獲取主要以手工化學測定為主。而基于物聯網等新一代信息技術的水產養殖智能監控系統的應用，不但可以避免傳統離線檢測中存在的數據不全及耗時費力等弊端，還可以實時了解各個關鍵數據的變化情況，為水產養殖人員提供準確、實時的數據，從而對養殖環境參數進行最優化控制?；诖?，本文闡述了基于物聯網的水產養殖重要意義，對基于物聯網的水產養殖監控系統總體構成及其設計進行了簡要分析
　　關鍵詞 物聯網;水產養殖;意義;監控系統;構成;設計
　　1 基于物聯網的水產養殖重要意義分析
　　我國水產養殖有著悠久的歷史，并且在水產養殖過程中已經總結出一套具有良好效果的養殖方法。但是隨著社會的不斷發展，各種科學技術方法不斷出現，使得原有傳統養殖方法中存在的問題凸現出來。例如傳統養殖方法過程中需要消耗大量的人力進行投喂，且投喂量由于沒有明確的標準，主要依靠養殖者的經驗進行。此外，養殖條件控制也是保證養殖效果的主要條件。在傳統養殖過程中對養殖環境控制主要通過肉眼觀察進行，例如對水體濁度、污染物存在情況以及其他各種水體條件沒有建立一套有效的標準進行控制。
　　而物聯網技術的出現，有效解決了水產養殖過程中對各種養殖條件進行有效監控的問題，通過對各種傳感技術的運用，設置一定標準，對水體中的含氧量、酸堿度、濁度以及污染情況進行有效監測。同時依據一定標準的設置，當水體各項指標出現超過標準的情況，就會對養殖者進行報警，從而及時采取有效措施，實現養殖環境的優化。并且基于物聯網的水產養殖監控系統技術含量較高，同時操作簡便，體積較小，消耗的能量較少，可以在較長時間內實現連續使用，真正實現了將水產養殖的機械化和自動化，同時兼顧了節能環保的效果[1]。
　　2 基于物聯網的水產養殖監控系統總體構成
　　完整的水產養殖監控系統是在物聯網環境下，利用智能處理技術、傳感技術、智能控制技術、數據收集技術、圖像實時采集技術、無線傳輸技術來進行智能化處理。預測信息發布輔助養殖生產決策，從而來實現現場以及遠程數據的獲取、報警控制和設備控制。養殖監控系統的總體構成主要有：水質監測、環境監測、遠程監測、視頻監測、遠程控制、短信通知等功能。整個操作過程利用了電子技術、傳感器技術、計算機與網絡通信技術，來監控水產養殖過程中的各項影響因素的合適值，控制各項影響因素在最合適的數值內，從而營造出最佳的養殖環境。養殖監控系統對水產生存環境的pH、水溫、溶氧量等數據進行采集，之后進入信息采集模塊進行處理，通過一些措施控制養殖水質的環境因子在最合適的范圍內，使得水產可以在最優質的環境下快速的生長，縮短了水產的生長周期，以此提高水產的產量[2]。
　　3 基于物聯網的水產養殖監控系統設計分析
　　基于物聯網的水產養殖監控系統主要分為以下模塊：數據感知與傳輸功能模塊、設備控制與指令傳輸功能模塊、數據服務功能模塊和遠程監控功能模塊，具體表現為：
　　（1）基于物聯網的數據感知與傳輸功能模塊設計。其主要是利用無線傳感器節點實時感知水產養殖現場數據，并通過ZigBee無線通信技術將數據傳輸到ZigBee主節點，由ZigBee主節點簡單處理后經網絡媒介傳輸到數據服務功能模塊。其中無線傳感器節點的設計是整個功能模塊的核心，在設計時主要考慮以下因素：①能夠實時感知養殖現場水的溫度、溶解氧、pH值、氨氮含量等數據，并降低開發難度;②充分利用ZigBee無線通信技術和農業用低成本傳感器技術，實現對現場數據的精確感知、實時傳輸;③低成本、低功耗，并降低安裝和維護難度。出于上述因素的考慮，無線傳感器節點中的各類傳感器全部采用農業用低成本數字信號傳感器。此外，根據水產養殖的實際情況，節點需要被安裝在養殖水域的中心位置，因此提供固定電源的成本會大大增加，所以節點使用太陽能電池板、智能充電模塊和蓄電池組成整個節點的供電系統。對于現場視頻數據的感知則主要通過攝像頭等視頻設備采集后，經Wifi節點實時傳輸到數據服務功能模塊。
　?。?）基于物聯網的設備控制與指令傳輸功能模塊設計。遠程監控功能模塊將無線傳感器節點感知的養殖環境實時數據處理后，對不符合生態化養殖環境參數要求的數據，自動下發相應的指令，經網絡媒介下發到設備控制與指令傳輸功能模塊，由模塊中的物聯網智能網關對指令進行解析后，傳輸到現場被控設備的控制電路，由控制電路來控制中間繼電器的開關來啟動或關閉被控設備，從而來改善養殖環境，使其達到生態化養殖的標準。
　?。?）基于物聯網的數據服務功能模塊設計。其主要實現對無線傳感器節點實時感知的養殖現場環境數據進行處理后，供遠程監控功能模塊調用。模塊由一系列具有特定功能的服務器組成，如接口服務器主要負責偵聽指定端口，判斷并識別數據感知終端發出的TCP/IP Socket連接請求，如屬于合法數據則存入指定的數據庫;數據管理服務器主要實現對存入指定數據庫中的數據進行相應的處理后，進行規范化管理;Web服務器主要為遠程監控中心管理系統提供Web服務;移動應用服務器主要智能移動終端的提供WAP服務;應用服務器主要為其他各類系統提供數據接口、權限管理和其他應用服務。
　　（4）基于物聯網的遠程監控功能模塊設計。其主要是運行在Web/Wap服務器上的網絡應用程序，采用B/S模式設計，用戶通過遠程監控系統客戶端或智能移動終端瀏覽器即可訪問，實現對無線傳感器節點實時感知的水產養殖現場環境數據的實時顯示、歷史查詢、數據分析，以及控制指令下發、報表管理和輔助的決策分析等功能[3]。
　　4 結束語
　　基于物聯網的水產養殖監控系統是面向水產養殖集約、高效、高產、生態的發展需求。并且由于水產養殖環境具有多變性、多樣性以及分散等特點，因此為了提高水產品產量、降低水產養殖過程中的能耗以及節省人工成本，對基于物聯網的水產養殖環境智能監控系統進行分析具有重要意義。
　　參考文獻
　　[1] 曾寶國，劉美岑.基于物聯網的水產養殖水質實時監測系統[J].計算機系統應用，2013，22（06）：53-56.
　　[2] 王春明，王翔宇，繆明.基于物聯網技術的水產養殖環境監控系統設計[J].電腦知識與技術，2015，11（22）：154-157.
　　[3] 顏波，石平.基于物聯網的水產養殖智能化監控系統[J].農業機械學報，2014，45（01）：259-265.
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