CN104267770A - 基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，包括安装在养殖池中的传感器、与传感器相连的单片机、以及与单片机相连的增氧机、净水剂投放装置，所述单片机与存储器相连；所述传感器包括：温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器；养殖池的一侧上端设置有排水口，底部通往地下水。本发明能够采集水产养殖环境内的一些环境参数，并能在数据超出正常范围时采取自适应的手段自行调整，使得养殖池内各项参数能够维持平衡。本发明提供了自动化的水产养殖控制手段，极大地节省了人力劳动资源，调控效果良好。

Description

基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统

技术领域

    本发明涉及一种能够针对水产养殖环境进行智能化调整控制的系统，属于农业自动化控制技术领域。

背景技术

水产养殖业是我国农业中的重要产业之一。传统种类的养殖技术仍相对粗放，很多养殖产量来源于小规模，作坊式的民间养殖，这种形式的养殖技术系统性差、稳定性能低，高新的养殖技术并未得到真正的开发和推广，集约化、数字化、标准化养殖技术发展进程仍很缓慢，养殖饲料、病害防控等配套技术也相对较差，安全养殖体系尚未形成，其结果是养殖产量和效益都不高，养殖还未摆脱“靠天收”的局面。不能适应日益扩大的养殖产业的发展需求，迫切需要构建高效的养殖技术，提高养殖产量和质量。

为了从根本上解决上述这些问题，促进水产养殖可持续发展，必须进一步优化养殖模式，开发养殖新工艺和新技术，建立集约化、数字化、标准化养殖技术体系，同时加快养殖设施开发，建立良好的海水养殖配套技术体系，促进养殖技术整体升级和现代化转型，提高养殖产量和效益。

长期以来，我国水产养殖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，养殖病害呈逐渐加剧之势，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，水产养殖业可持续发展受到严重影响，因此研究解决水产养殖环境状况已经成为水产养殖业持续健康发展的重要课题。现有的水产管理是以养殖经验为指导的，也就是依据长期形成的普遍的养殖规律，这就很难做到准确可靠，产量难以得到保障。随着养殖业的不断发展，市场调节失控，竞争越来越激烈，利用科学的养殖手段势在必行。

要利用科学的养殖手段，就必须对水产养殖环境进行科学观测，针对环境参数进行分析，并进一步采取自动化的手段进行调控。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，包括安装在养殖池中的传感器、与传感器相连的单片机、以及与单片机相连的增氧机、净水剂投放装置，所述单片机与存储器相连；所述传感器包括：温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器；养殖池的一侧上端设置有排水口，底部通往地下水； 

所述温度传感器分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，温度传感器采集到养殖池中的温度传输至单片机中，单片机接收温度传感器传输来的养殖池不同深度的温度，将温度值以及计算后平均水温存储在存储器中，单片机中预先设定有正常温度阈值，当平均水温值高于正常温度阈值时，单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中； 

溶解氧传感器也分三层设置，分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，溶解氧传感器采集到养殖池中的氧气含量后传输至单片机中，单片机接收溶解氧传感器传输来的养殖池不同深度的氧气含量，记录各层含量值以及计算后平均含氧量存储在存储器中，单片机中预先设定有氧气含量正常阈值，当氧气含量值超出正常阈值时，单片机驱动增氧机工作增加池内含氧量；

PH值传感器采集到养殖池中的PH值后传输至单片机中，单片机将接收到的PH值存储在存储器中，单片机中预先设定有PH正常阈值，当PH值超过正常阈值时，单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中；

浊度传感器采集到养殖池中的浑浊度后传输至单片机中，单片机将接收到的浑浊度数值存储在存储器中，单片机中预先设定有浊度阈值，当浑浊度数值超过浊度阈值时，单片机驱动净水剂投放装置在养殖池中撒入净水剂；

单片机将接收到的数值传送至存储器中进行存储，并通过传输芯片定期发送至远程平台。

进一步的，所述养殖池内还设有回流泵，当养殖池内不同层温度差异过大时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流。

进一步的，所述回流泵设置在养殖池的中间层或浅层。

进一步的，当养殖池内不同层含氧量差异过大时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流。

进一步的，所述增氧机设置在养殖池的底层。

进一步的，所述养殖池上设置有声纳探测仪，所述声纳探测仪设置在浮标体底部，能够测量池底深度，所述声纳探测仪将测量到的数据传输至单片机中。

进一步的，所述浮标体通过锚线固定在养殖池底。

进一步的，所述单片机中根据季节和时间的不同设置不同的数据阈值。

进一步的，在增氧后一段时间内单片机停止接受氧气含量数据。

有益效果：

本发明能够采集水产养殖环境内的一些环境参数，并能在数据超出正常范围时采取自适应的手段自行调整，使得养殖池内各项参数能够维持平衡。本发明提供了自动化的水产养殖控制手段，极大地节省了人力劳动资源，调控效果良好。

附图说明

图1为本发明电子元器件连接示意图；

图2为养殖池设计示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，如图1所示，包括安装在养殖池中的传感器、与传感器相连的单片机、以及与单片机相连的增氧机、净水剂投放装置，所述单片机与存储器相连；所述传感器包括：温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器；养殖池1的一侧上端设置有排水口2，底部通往地下水3； 

所述温度传感器分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，一般三层应以养殖池的水深三等分分割，以3米深的养殖池为例，可取0～1米水深为表层，1～2米水深为中间层，2～3米水深为底层。温度传感器采集到养殖池中的温度传输至单片机中，单片机接收温度传感器传输来的养殖池不同深度的温度，将温度值以及计算后平均水温存储在存储器中，单片机中预先设定有正常温度阈值，当平均水温值高于正常温度阈值时，单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中。 地下水温度较为恒定，冬暖夏凉，能够很好地调节养殖池内温度。

进一步的，所述养殖池内还设有回流泵，当养殖池内不同层温度差异过大（这里的过大可以通过预先设置的阈值来判断，例如其中两层之间的温度差异超过3℃）时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流，从而均衡水温。回流泵外应设置有防护网，防止鱼群游入造成不必要的损失，回流泵转速不易过快，以形成较为缓慢的对流为佳。

进一步的，所述回流泵设置在养殖池的中间层或浅层。这样回流泵在工作时不易搅动池底淤泥，避免造成池内浊度上升。

溶解氧传感器也分三层设置，分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，溶解氧传感器采集到养殖池中的氧气含量后传输至单片机中，单片机接收溶解氧传感器传输来的养殖池不同深度的氧气含量，记录各层含量值以及计算后平均含氧量存储在存储器中，单片机中预先设定有氧气含量正常阈值，当氧气含量值超出正常阈值时，单片机驱动增氧机工作增加池内含氧量。

进一步的，当养殖池内不同层含氧量差异过大时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流，从而均衡含氧量。

PH值传感器采集到养殖池中的PH值后传输至单片机中，单片机将接收到的PH值存储在存储器中，单片机中预先设定有PH正常阈值，当PH值超过正常阈值时（一般都是高于阈值上限），单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中，通过新水置换来使得PH值回到正常范围内。

浊度传感器采集到养殖池中的浑浊度后传输至单片机中，单片机将接收到的浑浊度数值存储在存储器中，单片机中预先设定有浊度阈值，当浑浊度数值超过浊度阈值时，单片机驱动净水剂投放装置在养殖池中撒入净水剂。净水剂投放装置可采用喷洒装置，投放的净水剂较为均匀，在净水剂投放后可开启回流泵进行搅动，以令净水剂均匀地分散在养殖池内，加快净水效率。净水剂投放装置可在养殖池上方设置多处。

单片机将接收到的数值传送至存储器中进行存储，并通过传输芯片定期发送至远程平台。

进一步的，所述增氧机设置在养殖池的底层，在增氧机工作过程中，氧气上升到水面位置促使整个池塘水在较短时间内聚集流动，形成对流，在养殖池中不易造成局部容氧饱和及缺氧区。

进一步的，所述养殖池上设置有声纳探测仪，所述声纳探测仪设置在浮标体底部，浮标体通过锚线固定在养殖池底，声纳探测仪能够测量池底深度，所述声纳探测仪将测量到的数据传输至单片机中。通过声纳探测仪，能够获取养殖池深度变化，在养殖池内淤泥沉积过多池水过浅时，需要安排清淤，以保证养殖效果。

单片机接收到的数值通过传输芯片定期发送至远程平台，远程监控人员通过这些数据能够及时养殖池内的异常环境参数，监控自动控制效果。

在对养殖池内进行增氧时，水中的部分区域的含氧量会突然大量增加，而这些氧气在一段时间之后会扩散均匀，在该段时间内含氧量变化速度很快，而且可能会短期地超出阈值，这就可能会引起误操作情况产生。因此，在增氧后一段时间内（例如半小时或1小时）单片机可停止接受氧气含量数据或忽略氧气含量超出阈值信号，避免误操作情况产生。

当养殖池范围较大时，如果仅在某一处采集数据则可能并不准确，因此每种传感器可设置多个，分布在养殖池的不同位置和不同高度，采集到的数据需要进行平均计算才能够反映养殖池的整体情况。上述各传感器可根据需要设置为定时采集，能够采集到不同时段的环境数据，相应的，单片机中根据不同季节、不同时间（例如，在不同季节的温度值有很大差异，在不同温度下的溶氧量都有很大区别）应设置有不同的参数正常阈值，以便进行更为合理的调节。这里设置的不同参数正常阈值可人工设置，也可以预先设置各个季节、各个时间段的正常阈值。各传感器应具有不同的编号，单片机可传感器编号及不同传感器采集到的数值显示在显示器上。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：包括安装在养殖池中的传感器、与传感器相连的单片机、以及与单片机相连的存储器、增氧机、净水剂投放装置；所述传感器包括：温度传感器、PH值传感器、溶解氧传感器、浊度传感器；养殖池的一侧上端设置有排水口，底部通往地下水； 

所述温度传感器分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，温度传感器采集到养殖池中的温度传输至单片机中，单片机接收温度传感器传输来的养殖池不同深度的温度，将温度值以及计算后平均水温存储在存储器中，单片机中预先设定有正常温度阈值，当平均水温值高于正常温度阈值时，单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中； 

溶解氧传感器也分三层设置，分别设置在养殖池的浅层、中间层和底层，溶解氧传感器采集到养殖池中的氧气含量后传输至单片机中，单片机接收溶解氧传感器传输来的养殖池不同深度的氧气含量，记录各层含量值以及计算后平均含氧量存储在存储器中，单片机中预先设定有氧气含量正常阈值，当氧气含量值超出正常阈值时，单片机驱动增氧机工作增加池内含氧量；

PH值传感器采集到养殖池中的PH值后传输至单片机中，单片机将接收到的PH值存储在存储器中，单片机中预先设定有PH正常阈值，当PH值超过正常阈值时，单片机驱动排水口阀门打开向外排水，同时打开底部进水口阀门并抽取地下水补充入养殖池中；

浊度传感器采集到养殖池中的浑浊度后传输至单片机中，单片机将接收到的浑浊度数值存储在存储器中，单片机中预先设定有浊度阈值，当浑浊度数值超过浊度阈值时，单片机驱动净水剂投放装置在养殖池中撒入净水剂；

单片机将接收到的数值传送至存储器中进行存储，并通过传输芯片定期发送至远程平台。

2.根据权利要求1所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述养殖池内还设有回流泵，当养殖池内不同层温度差异过大时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流。

3.根据权利要求2所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述回流泵设置在养殖池的中间层或浅层。

4.根据权利要求2或3所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：当养殖池内不同层含氧量差异过大时，单片机驱动回流泵令池水自上而下缓慢流动，形成对流。

5.根据权利要求1所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述增氧机设置在养殖池的底层。

6.根据权利要求1所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述养殖池上设置有声纳探测仪，所述声纳探测仪设置在浮标体底部，能够测量池底深度，所述声纳探测仪将测量到的数据传输至单片机中。

7.根据权利要求6所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述浮标体通过锚线固定在养殖池底。

8.根据权利要求1所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：所述单片机中根据季节和时间的不同设置不同的数据阈值。

9.根据权利要求1所述的基于信息采集的水产养殖环境智能控制管理系统，其特征在于：在增氧后一段时间内单片机停止接受氧气含量数据。