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水產養殖自動化范文第1篇

關鍵詞：水產養殖；飼料；營養

我國的水產動物營養與飼料的研究起步較晚，其教育則起步更晚。水產動物營養與飼料學只有二十多年的歷史，但在這短短的二十多年中卻發展很快。筆者經歷了該課程的發展過程，根據所掌握的資料對其發展歷史做一概述，希望對以后有關資料的整理有一定的參考價值。

一、飼料在水產養殖中的重要性

我國的水產養殖已有三千多年的歷史，在長期的養殖生產中，勞動人民積累了豐富的實踐經驗。1958年，我國水產科技工作者總結了過去的豐富經驗，歸納出了“水、種、餌、混、密、輪、防、管”八字精養法。在該精養法中，“水、種、餌”三個方面是構成水產養殖的基本要素，缺一不可。水產養殖的過程實際上就是“餌”在“水”中通過“種”轉化為水產品的過程，“餌”是水產養殖的物質基礎。

二、水產動物營養與配合飼料的發展簡介

20世紀50年代初，美國西部營養研究所J.E.Halver等人進行對虹鱒的營養和代謝基礎的研究。這是全世界第一次用配合飼料養殖虹鱒并獲得成功的案例，由此帶動了世界各國對魚類營養和配合飼料的研究。我國在這方面的研究起始于20世紀50年代末，但六七十年代沒有堅持下來。改革開放之后，這方面的研究才真正開展起來。魚類營養與配合飼料的研究，也帶動了甲殼動物等其他水產動物營養與配合飼料的研究。水產動物營養與配合飼料的研究促進了配合飼料的生產和水產養殖的生產，水產動物營養與配合飼料的研究和生產也促進了水產動物營養與飼料學課程的產生和發展。

三、課程設立的歷史背景

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，人們對水產品的數量和質量的要求越來越多，這就要求水產養殖工作者在較短的時間內生產出量多質優的水產品。在當時，“八字精養法”中的“七字”（即七個方面）已經達到了相當高的水平，而“餌”成了限制高產的瓶頸。要想實現高產高效，必須解決飼料的問題。當時研究水產動物營養與飼料的人很少，這就給水產動物配合飼料的研究、生產和普及造成了很大的困難。為解決這一問題，在20世紀80年代后期，各水產院校相繼將該課程列入教學計劃。

四、講課內容

在本課程的開設初期，我國的專業設置不一致，有的學校設置水產養殖專業（包括淡水和海水），有的學校設置淡水漁業專業，有的學校設置海水養殖專業，也有的學校同時設置淡水漁業和海水養殖兩個專業。海水養殖專業主要講授鮮活飼料的培養，如單胞藻、輪蟲、鹵蟲等的培養。配合飼料所占分量較少，其中主要是蝦蟹的配合飼料。淡水漁業專業則主要講授淡水魚的營養與配合飼料。水產養殖專業則只講授淡、海水動物的營養與配合飼料。課程名字也不同，20世紀90年代中期開始，有學校將其改為現在的名字，到了90年代末期，很多學校將淡水漁業專業和海水養殖專業合并為水產養殖專業，此名也在大多數學校使用了。

1.營養部分

在本課程開設初期，我國對本土的水產動物的營養素需求的研究很少，相應的規律也沒歸納出來。所以，這部分內容主要是理論性知識。隨著我國在這方面研究的深入，在2000年前后，一些規律性的東西也逐漸顯現出來了。盡管以后還會不斷發展，但總的來看這部分內容已趨向成熟。

2.飼料部分

水產養殖自動化范文第2篇

關鍵詞：水產養殖技術；自動巡航船；分析

引言

中國是水產品消費的大國，水產的養殖量占據全球的65%左右。隨著工業的高速發展，水污染與水資源短缺狀況越來越嚴重，這也使水產養殖品質得不到有效保障，嚴重阻礙了水產養殖的進一步發展，因此改善養殖的環境，使水產養殖業從“粗放型”向“精細化”發展，已成為水產養殖健康發展中的重要內容。水溫、溶解氧、光線、酸堿度等等都會影響水產養殖。國外在研究水質檢測方面發展較早，德國的WTW公司提出多參數水質檢測的系統并運用到大量的傳感器。這類產品狀況比較穩定，集成度更高，但同時價格也比較昂貴，操作也更為復雜，因此很難在我們國家的小型企業或者家庭農業中進行推廣?，F如今國內的養殖人員大多使用人工取樣來進行水質的檢測，此種方法誤差較大，時間較長。信息采集的機器也大多從國外直接購買，缺乏硬件技術的支撐，使得投入成本提升，并且研發的傳感器與傳感網絡的抗干擾能力、穩定能力仍然不達要求[1]。無人船有容易操作、體積小、成本少、效率高等等特點。在水產養殖中使用自動巡航船就是通過使用搭載著監控設備的無人船，工作人員可以依據需要對環境進行監測，結合無線傳輸等技術，從而遠程監控水產養殖工作。

1設備硬件與軟件設計

1.1硬件與軟件的結構

監控一體化的設備依據功能能夠分為三個部分：自動巡航與躲避障礙的無人駕駛機動船；分析水質信息與設備監控的終端機器；供信息管理與咨詢的服務平臺。設備硬件包括船體、主控制板、檢測水質的攝像與計算機等等。控制設備的軟件有監控系統與監控平臺,控制設備的軟件包括有上機位監控平臺（安裝在終端與計算機內）和下機位監控系統（安裝在主控制板內）[2]。

1.2船舶的控制板

船舶的控制板是監控系統中的重要零件，其是由兩片單片機與外接的多個功能板塊組合而成的，有控制水質、檢測、處理數據、通信、控制船舶以及發出指令等等功能。單片機使用的是耗能少、可擴展的核心板，用來集成硬件的模板。兩片單機片相互進行通信，經從單機片讀取船舶的狀態信息，輸送給主機片。主機片在接受到信息之后，依據不同的數據來源再執行對應的處理。當檢測的數據超過設置的范圍或監控機器發生故障時會發出警報。keil2是研發單機片的工具，電路板研發的工具是Protel99SE。主控制板能夠完成硬件系統的集成化，提升系統防水、防干擾的能力，可以確保系統的穩定，讓機器更加適應水產養殖的不同環境。用戶通過監控平臺設置航行的時間、速度與目的地等情況，每5s自動獲取數據?？刂瓢迨盏街噶詈?，向平臺輸送數據包，其中包括自動巡航船目前的位置與速度、周圍的障礙物狀況，之后控制板對信息進行分析，再對船只的控制系統發出指令，控制其向目的地前進[3]。等到自動巡航船到達目的地后，打開自動監視系統待完成工作后前往另一監控點。

1.3水質生態檢測

自主制作的生態檢測設備使用的是集中控制器與檢測的攝像機。集中控制器位于主控制板上，包含水質檢測探頭控制系統、攝像機控制系統與數據的收集分析系統。前兩者能夠使用信號線和在水中的檢測攝像機相互連接，及時的獲得水體與養殖對象的生態信息；后者的系統能夠對收集的數據或視頻進行儲存、分析與輸出標準的數字等等。集中控制器使用的是大容量的儲存設備與不同種的通信口，使用無線通信系統把收集的信息上傳到后臺，之后使用Web技術公布至互聯網，以此讓用戶了解養殖的狀況，而且為環境控制系統提供數據支持。另外，控制器能夠自動識別并改正的能力。Do探頭使用的是氧化電極法，依據氧分子通過富氧膜的速率來檢測水中Do的數值。pH探頭使用原電池法，依據電位與氫離子的對照關系計算出水的pH。這兩種檢測出的結果都進行溫度補償與鹽度補償。

1.4遠程監控技術

用戶在計算機與其他終端中裝備遠程監控的平臺，實現計算機與監控船及終端進行通信溝通，及時查看水質生態的狀況與船舶巡航的狀況，并且對現場的設備進行遠程的監控。監控平臺使用的是分層的B/S軟件，使用信息結合、圖像信息壓縮技術與報表優化技術等等，從而實現數據的收集、結合與遠程管理等等功能。監控平臺包括用戶登錄、控制界面、參數設置與檢測船顯示等等板塊。平臺使用融合的技術解析數據，對監測的攝像頭進行科學的使用，根據優化標準把檢測攝像頭進行空間的互補，有利于精確了解環境的性質，深入分析動態的變化情況。并把展現技術與GIS插值分析融合應用到數據的分析中，這也使得結果更加直觀，也便于對水產養殖進行科學的調整，從而滿足水產養殖者的需要[4]。在水產養殖中，水位調節機器、增氧機等等設備都通過電線與控制設備相連，且都受到遠程監控器的全程監控，經監控設備檢測后通過無線模塊向控制器提出指令，便能夠控制設備的開關與其他設置，從而對養殖狀況進行精細化的管理。

2試驗分析

2.1條件與方法

選擇某魚塘進行監控設備的測試。無人船接受指令為2s左右，船只實際的方向與設置基本一樣。35s后能夠到達設定位置，定位的誤差小于5m。使用監控的裝置來獲得檢測點的水體、pH、DO與ORP的變化數值。在進行數據的收集以后，立刻用商品化儀器進行檢測，并且需要更換檢測的攝像頭還需要進行矯正。另外，自制機器對水質的多個指標進行檢測，完成檢測總時長不超過一分鐘，但SX751檢測儀需要對采樣后的水質測試，每當測試完一個數據時要改變攝像頭才能繼續檢測，完成檢測的總時長需要40分鐘左右。這可能是造成檢測結果有差異的原因，自制設備的性能與同類機器類似，操作簡單，但機器的售價為同類的一半左右。因此自制機器的檢測結果更加具備可靠性、便利性且耗時短等等優點。

2.2結果與分析

依據監控系統的設計方案，完成檢測的Web顯示，含有傳感器收集的數據、分析的信息、船只環境內障礙物的情況與電池信息等等。通過4G、GPRS等無線輸送方式能夠把水質的信息傳到監控平臺，用戶就能夠使用手機與計算機查詢養殖狀況，能夠幫助工作人員及時的檢測出問題，鎖定問題出現的位置，并且依據水質的變換合理的調整設備，比如保溫、增加氧氣等等，為養殖對象的生長提供適宜的環境。

水產養殖自動化范文第3篇

以池塘自然生態條件下的養殖方式居多。而發達國家的水產養殖則多采用精養高產，人工或半人工控制

條件下的工業化技術。我國水產養殖科技水平比起世界先進國家和地區來，仍有不少方面存在較大的差

距。為了使水產養殖業持續、穩定、健康的發展，必須深入研究我國水產養殖業的規律，因地制宜，制

定出適合我國水產養殖的新路子。

關鍵詞：水產養殖漁業因地制宜

1、我國水產養殖現狀

我國湖泊水庫眾多，多年來偏重于開發利用，開發技術日趨成熟，在漁業發展中起到了重要作用，

目前我國的湖泊水庫漁業，天然捕撈的比例已很小。在開發的同時，也暴露出一些問題，其中主要是產

值偏低，以及漁業增產與水環境保護之間的矛盾。要解決這兩大問題，就必須對現有的漁業結構作較大

的調整。這就對我國湖泊、水庫漁業研究提出了新的要求[1]。

2、設施漁業

2.1工業化養殖技術

工業化養魚的發展始于工廠化育苗，即在人工控制的條件下實現苗種生產。目前，全世界僅對蝦育

苗場就有3500座，其中我國也有數百座。當前發達國家正在進一步推進工業化養魚的發展，以便節省昂

貴的土地費用，節省緊缺的水資源，為社會提供優質的高蛋白食品。目前，工業化養殖的主要發展方式

是封閉式循環流水養魚，養魚生產向著穩產高產、科學化、產業化方向邁進，養殖的品種主要是優質魚

蝦和貝類，如鮭、鱒、鲆、鯛、鰻、鱸、鲇、鱘、鮑、蝦、甲魚等不下數十種。

2.2網箱養殖技術

我國海水網箱養魚發展迅速，是沿海省市漁業增產的重要方式之一，目前已由傳統的網箱向抗風浪

網箱擴展，養殖品種主要有大黃魚、石斑魚、真鯛等優質魚和一些地方品種，并在加緊開發一些高附加

值的適養品種。這種養殖方式的特點是，活魚可供出口，經營相當靈活，取得了較好的效益。

2.3圍網養殖技術

圍網養殖是利用網片或網片與堤壩、湖岸相結合，在湖泊中圍隔一部分水面進行養殖，是我國水產養殖的特色之一。圍網將養殖魚與湖泊隔開，可以提高放養密度、便于養殖管理及起捕，而湖水又可通

過網片交換，維持較好的水質[2]。由于圍網養殖強度較大，因此天然餌料提供的營養不能滿足魚類的需要

量，必須投喂補充營養。多數圍網養殖是以草食性魚類為主養對象，可利用天然水草作為廉價餌料，同

時補充配合飼料。近年來也有以河蟹等優質水產品為主養對象的。

3、建議優先發展的重點產業領域[3]

3.1基本背景

水產養殖是我國水產業的兩大支柱之一，目前，養殖產量已超過捕撈產量。我國是一個水產大國，總產量已多年穩居世界首位，養殖產量占世界的70%以上。但還不是水產強國，科技競爭力還不強，產業化程度與先進國家比還有較大差距，產業化規模和效益相對落后。針對我國目前的水產養殖環境、技術以及設施狀況，急需推進產業化發展，選擇對于我國水產養殖業可持續發展具有重要作用的領域優先給予支持。

3.2優先發展的重點產業領域

3.2.1海淡水增養殖技術

對中國對蝦、大黃魚、真鯛、牙鲆和優質淡水魚等主要養殖對象進行種質資源庫建設和優良品種的生產；研究新的蛋白源，特別是植物蛋白源的開發，以解決我國動物蛋白源緊缺問題，并研究低污染飼料、抗病添加劑和免疫增強劑，為健康養殖創造良好條件；選擇不同養殖模式的典型水域，通過良性調控，使養殖典型水域的生態環境質量恢復到上世紀70年代以前的水平；構建水產養殖生物亞健康評價、病原及養殖生態早期預警技術體系，構建疫苗、免疫增強劑、植物源藥物、天敵生物制劑、養殖生態改良劑等生物安全抗感染技術和生態安全改良技術體系，提出改善水產動植物在養殖保健管理與食品安全的理論依據和技術措施;推廣優質、高效、安全的養殖技術，使我國傳統的池塘養殖逐步向集約化養殖轉化。

3.2.2設施漁業和漁業工程裝備

集約化養殖設施:以“系統運行經濟性、節能節水無公害、控制性操作、管理智能化、”為目標，運用新技術、新材料，進行系統集成研究和技術運用，推進集約化養殖設施及裝備上一個新臺階。重點研究主要生產品種（如羅非魚、鰻魚、大黃魚、牙鲆、大菱鲆、對蝦、河蟹等）工廠化循環水養殖（或育苗）系統技術和池塘集約化養殖設施新模式。

網箱養殖裝備及設施:重點開展開放性水域深水網箱設施系統、特殊用途海上網箱裝備和內灣、湖泊網箱設施研究與生產。

遠洋捕撈作業裝備和選擇性助漁儀器:加強大洋性漁業捕撈裝備的研制和生產，解決在國際海洋捕撈競爭中裝備條件受制于發達國家的問題，提高捕撈生產效益。加強選擇性助漁儀器的研制，關鍵在以最新科學技術進行應用研究和集成研究，使捕撈作業的目標更準、更有效，從而保護非捕撈對象，修復近海捕撈資源。重點開展大型拖、圍、釣作業船工程及裝備技術和各種選擇性捕撈助漁儀器的技術研究。

水產品流通加工裝備的研究和生產：重點開展魚、蝦、貝類自動化處理機械、淡水魚綜合加工技術及裝備和水產品電子交易系統和冷鏈技術的研究。

3.3觀賞水族類育種與養殖技術

開展對本土觀賞水族種質資源收集、保護，重要觀賞水族新品種的培育，海水觀賞水族的繁育技術以及人工生態系統技術與設備等研究。建立各種類型的觀賞水族準化養殖技術。

3.4水產品現代物流模式與示范

在全國水產品主要集散地，在原有水產品市場的基礎上，建立水產養殖物流中心和養殖信息智能系統，做到專業化、優質化、信息化和國際化，并為當地做出示范。

3.5高新技術集成科技平臺與“產、學、研”聯動平臺

以國家級和部級重點實驗室作為科技孵化平臺，通過大型項目，加大投入，并再建部級重點實驗室5～8個，在原有的部級重點實驗室中爭取2～3個升級為國家重點實驗室。對重點水產院校，通過對原有實踐基地的強化和優先發展，使其成為省（市）級的“產、學、研”基地，以促進科技成果轉化。

參考文獻

[1] 徐跑.我國淡水水產養殖業的現狀和對策.科學養魚,2008.09.

[2] 黃文鈺,舒金華,許朋柱.長江三角洲地區水產養殖存在問題及對策建議[J].土壤,2002年04期.

水產養殖自動化范文第4篇

[關鍵詞]魚塘養殖污染；原因；防治

隨著水產養殖業的不斷發展，養殖密度不斷加大，一味地追求高產高效的養殖措施，養殖戶往往將精力全部投入到如何提高水產養殖量與產量上，忽略了魚塘養殖的污染問題，從而影響了魚類養殖的產量與質量。因而，水產養殖戶必須重視魚塘養殖的污染防治問題。

一、魚塘養殖污染的原因

弄清楚魚塘養殖污染的原因，是魚塘養殖污染防治的關鍵所在。魚塘養殖污的原因主要是投喂餌料過剩造成的污染、長期不清塘造成的魚池污染和過量施放藥物造成的魚池污染。

1.魚池污染。養殖池塘長年不干塘，底部淤泥積累 池塘既是養殖魚類及其他水生生物生長的環境，又是其分泌物、排泄物的處理場所，由于養殖生產過程中大量進行投飼后，殘餌及水生生物的糞便、尸體、死亡藻類不斷增加而又無法排出池外，沉積于池底，在池塘底部形成層黑色淤泥。淤泥中的有機物在缺氧條件下發酵分解產生大量的不利于魚類及水生生物生長的物質，如氨、硫化氫、甲烷、 氫、有機酸、硫醇、低級胺類等，這些物質不僅直接危害養殖 魚類及水生生物，而且會使整個池塘環境的水質惡化，pH 值降低，從而影響養殖品種的新陳代謝和生長發育，導致飼料系數增大，養殖成本升高，甚至引起養殖品種中毒死亡和泛塘，對養殖周期的經濟效益造成巨大損失。

2.過量施放藥物。過量施放藥物造成魚塘污染藥物的過量施放也是造成魚塘污染的原因之一。很多養殖戶不了解藥物的副作用，在經受過池魚的病害后，就根據經驗認為要早預防，于是就大量施放各種藥物，但是方法和劑量又不對，這樣反而造成藥物殘留，使水質受到污染。事實上，各種藥物只對相應的一些病況具有良好作用，但同時又會有相應的殘留物和副作用，亂用藥物或不科學施放藥物，特別是在魚類疾病中大量使用的抗生素，會在很大程度上破壞水環境的平衡，都會造成魚類免疫力降低，更加導致各種疾病的發生。

3.飼料污染。投飼料過多所致的飼料污染由于目前單個魚塘的養殖量與密度均較大，因此投飼量也往往較大，投飼方法錯誤或投飼量過大都會造成飼料污染，目前投放的魚類飼料大都以植物青料為主，營養并不全面，所投的飼料為魚類食用的占少數，多半都沉入并腐爛于池塘底部，這樣就進一步增加了池塘的污染物，污染了水質，造成了魚塘養殖的污染。

二、魚塘污染的防治技術

1.定時清塘和消毒。定時清塘可以有效殺滅池塘中的致病菌、寄生蟲及孢子等，同時還可以改善池底土質。苗池必須1年干塘1次，成魚塘2-3年 干塘1次。方法：年底干塘，清除池塘底部過剩的淤泥，然后進行曝曬，再用漂白粉或生石灰或茶麩進行一次徹底消毒（使用量： 漂白粉15kg/畝；生石灰125kg/畝；茶麩60kg/畝）。通過干塘可以使沉積于池底的硫化氫、氨氣等有害物質氧化成硫酸根、硝酸 根，分解為無害物質，并作為植物生長的很好肥料，改善水質和池底條件。池塘淤泥清除后，有害物質和致病因子減少，是健康、無公害、可持續發展水產養殖的前提。

2.運用水生植物和微生物調控水質。（1）提高水產養殖技術及管理水平，采用生物治理措施養殖生產者必須認真鉆研水產養殖技術知識，牢牢掌握水產養殖過程中的技術關鍵。在魚病防治方面，以預防為主，對疾病診斷要準確無誤，對癥下藥，用藥時要以魚塘實際水深準確計算用藥量，不能或多或少，以免影響魚病的治療，或造成藥物污染水體。在養殖魚塘中，區域性種植蓮藕、睡蓮等經濟價值較高的水生高等植物，養殖水體和底質中的無機氮和磷直接被水生植物吸收利用，從而將池塘中的有機物質從養殖水體中去除，降解養殖水體的自身污染程度。（2）適量添加有益菌和培育浮游生物等可以有效改善水質， 如向水體中投放光合細菌、芽孢桿菌和硝化細菌等，能將水體或 池底淤泥中的有機物、NH3、SO2、N2及亞硝酸鹽等分解吸收，轉化 為有益而無害的物質，有些可直接被養殖魚類吸收利用，從而改 善養殖水體的水質，消除魚池的自身污染。隨著微生物生態學的 研究進展，人們已經日益認識到水環境中微生物在水產養殖中的 重要性，在養殖魚池污染的防治中，要重視有益微生物的生態因 素，應用微生物生態制劑，既可較好地保持水中生態平衡，還能 使魚病的綜合防治取得更佳效果。

水產養殖自動化范文第5篇

【關鍵詞】水產養殖 物聯網 嵌入式系統 ZigBee

在名貴水產品育種和養殖中，除了餌料的準確投放外，對水質的要求也很高，水的溫度、溶氧量、氨氮濃度、渾濁度、PH值等參數的實時測量[1]和控制是一個十分關鍵的問題。有的參數容易獲得，比如水位高低[2]、渾濁程度肉眼就可以看到，有的參數，比如溶氧量、氨氮濃度、PH值，單憑經驗很難精確和實時的估摸，需要借助儀器才能測知?，F在的做法是，養殖戶購買單獨的儀表分別測量某個參數，市售的儀表有手持式的PH計、溶氧計、氨氮計，雖然也出現了在線式的測量儀器，但是這些設備在使用上還是存在一些問題。手持式儀表雖然攜帶方便，但是不能長時間在線測量，只有用戶覺得水質異常時才主動監測，所以測量不及時。而現有的在線測量的儀表功能又比較單一，比如只能測量溶氧量或者氨氮量，用戶必須購買所有這些不同廠家生產的測量儀器然后分別得到測量的結果，不能實現長時間多參素的連續測控，并且需要人的頻繁的參與，不能滿足生產的自動化管理需求。為此，我們提出了物聯網技術為核心的水溫、溶解氧濃度等水體多環境因子自動監控系統[3]，能連續在線測量多個水體參數，并根據用戶對測量閾值的設定自動開啟或關閉水閥、增氧機等相關設備或報警。在測控單元還進行各參數的補償和數據處理，有效地提高了測量準確度和控制的時效性，另外根據用戶的要求增加了存放歷史數據的上位機。

一、ZigBee技術與物聯網

水產養殖戶需要隨時了解水池的物理狀況，也就是水塘各參數通過互聯網或者移動通信網呈現在用戶面前，其實就是物聯網技術的水產養殖應用。物聯網是指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，通過各種有線通信、無線通信技術或者移動通信網絡與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制，在這種互連中，物聯網需要解決的是最后100米的問題，ZigBee[4]技術是目前公認的最后100米主要技術解決方案，它比現有的WiFi、藍牙等無線技術更加安全、可靠，同時由于其組網能力強、具備網絡自愈能力并且功耗更低，ZigBee無線技術的這些特點非常適合物聯網的發展要求。

ZigBee協議是在IEEE 802.15.4標準的物理層和媒介層基礎上增加網絡層和應用層組成的，網絡中的所有設備都擁有一個64位的IEEE地址，在多個微小的末端設備之間相互協調實現通信。這些末端設備只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個節點發送到另一個節點，以達到更大的測控范圍和更高的通信效率。作為物聯網主要支撐技術之一，ZigBee技術的主要應用領域包括智慧城市、工業自動化、數字家庭、醫療設備和農業應用等，在水環境參數監測中，對數據量和通信速度的要求并不高，采用ZigBee技術既發揮了該技術的優點，又滿足了測控需要，節省系統成本。

二、基于物聯網技術的水產養殖測控系統

（一）系統的網絡結構

水產養殖測控系統結構如圖1所示，由ZigBee無線網絡、有線以太網絡、GPRS移動通信網絡組成。ZigBee網絡采用星形拓撲結構[5]，由一個負責協調管理的匯聚節點和可擴展的若干個測控子節點組成，其中匯聚節點是無線網絡的控制核心，負責ZigBee網絡的建立、維護、路由等功能，它除具有ZigBee全功能設備（FFD）的電路和協議棧之外，還具有RS232串行通信電路，可以提供ARM的訪問和控制功能。測控子節點是一個包含單片機的ZigBee協議應用終端設備（RFD），它用來測量水體的各個參數或執行水塘維護設備的運行控制，它通過ZigBee無線網絡和匯聚節點通信，并經過匯聚節點和以太網絡或GPRS網絡間接接受用戶的遠程控制。

（二）網關的設計

網關包括ARM處理器、人機交互模塊、ZigBee通信模塊、GSM通信模塊、以太網通信模塊五部分構成。ARM處理器采用SAMSUNG公司的S3C2440A[6]，S3C2440A為用戶提供了面向移動終端應用的豐富外設、低功耗管理和低成本的配置。S3C2440A內嵌ARM920T 32位ARM內核，運行在200MHz，集成了支持640*480真彩色LCD控制器；支持低成本的NAND Flash并可從其直接啟動，支持SDRAM等存儲器件，四通道的定時器和三通道的PWM，三個UART控制器滿足了GSM模塊、ZigBee模塊的擴展以及開發過程中的串口調試的需求。

如圖2所示，主節點以S3C2440A為核心，通過片內存儲控制器外擴32MB的NAND Flash和64MB SDRAM構成存儲子系統，通過片內的LCD控制器和GPIO外擴640×480的TFT LCD和4個按鍵構成人機交互界面，通過片內UART外擴RS485通信電路，通過片內SPI接口外擴ZigBee模塊。ZigBee模塊以TI/Chipcon的CC2420單片ZigBee 無線收發電路構成，GSM模塊采用西門子TC35成品，保證了穩定性和可靠性，也降低了系統成本。

（三）測控節點的設計

測控節點以TI/Chipcon的CC2530單片ZigBee無線收發電路和各傳感器電路構成。CC2530是在CC2420的基礎上增加微控制器、A/D、DMA、AES協處理器、USART、RAM、Flash等電路組成的，它是完整的ZigBee片上系統，只需外接簡單的射頻匹配電路和天線即可實現一個ZigBee的FFD或RFD節點，并可外擴常規的傳感器電路和I/O量。本設計中，測控節點外擴了溫度傳感器、溶氧傳感器、PH值傳感器測量電路，控制節點外擴了水閥繼電器、加熱爐、增氧機等功率設備的啟?？刂齐娐?，其中水體測量和調控用的溫度傳感器、溶氧傳感器、PH值傳感器、加熱爐、增氧機等均采用水產養殖專用設備。

（四）軟件設計

網關主要負責ZigBee網絡的維護和管理，接受遠程PC機的調度和控制，并且可以響應測控室內用戶的按鍵操作，執行現場查詢控制任務，需要進行復雜的多任務處理，因此主節點的軟件采用基于uCLinux嵌入式操作系統[7]開發。在S3C2440處理器上移植uCLinux后，根據網關的功能需求，構建uCLinux驅動程序和應用任務、ZigBee組網任務、主節點與測控節點通信交互任務、遠程端口監聽任務、文件管理任務、按鍵任務等一系列應用，實現主控協調器軟件的全部應用功能。

測控子節點加電初始化后，先后關閉傳感器模塊、射頻模塊、內部時鐘進入休眠模式，由休眠模式定時器產生定時中斷信號來控制節點的測量工作，當設定的數據發送間隔時間達到后，定時器發送一個中斷信號喚醒測控節點，微處理器脫離休眠狀態進入工作狀態，恢復時鐘并打開傳感器和射頻模塊的功能，整個節點微處理器采集傳感器檢測到的數據進行A/D轉換及一些初步處理，按照設定的數據格式送入射頻模塊調制成射頻信號發送出去，匯聚節點接收這個信號再還原成數字量送給遠程監控計算機。

（五）系統的應用

受目前技術的限制，溶氧量傳感器價格昂貴，又需要定期維護，使用較為麻煩，PH值傳感器雖然相對便宜，但是也需要定期維護，只有溫度傳感器便宜并且很少需要維護，所以建議溶氧傳感器數量少些，只放置在魚群集中的地方、PH值傳感器和溫度傳感器的數量可以適當多一些。具體應用時，上位機放置在用戶方便操作的地方，網關安置在水池附近的測控室內，上位機和網關之間通過有線以太網通信，測控子節點根據養殖現場規模的大小安置在水體適當的位置，網關也通過GSM網絡和用戶的手機通信。測控節點定時測量并通過網關向上位機和手機發送一次傳感器數值，當測量到水溫或溶氧量偏低時，自動啟動相應設備進行補償，當水體PH值不正常時發出報警聲，手機會收到是否更換水質的提示，用戶只需要回復短信即可打開相應設備，借助本系統的再現測控功能，用戶可以及時處理險情，減少損失。

本系統采用物聯網技術和嵌入式系統控制技術，實現了水產養殖多個水體環境參數的實時測控，不僅避免了傳統的手工測定存在的耗時費力、數據不及時等弊端，還可以隨時了解數據的變化情況，并對環境參數進行自動控制，降低了水產養殖的投入成本和勞動強度，提高了生產效率，加快水產養殖業的商業化進程。產品在滿足水塘環境因子測控需求的同時，還可以用于其他工農業控制和通信產品中，具有明顯的技術優勢和市場推廣前景。

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