CN106325181A - 一种水产养殖监控及用户远程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水产养殖监控及用户远程控制方法，通过各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置、管理服务平台和用户服务平台之间的交互，完成各类水质信息存储，并进行用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警信息通知；为用户提供水质数据实时查看、设备参数设置或设备手动控制。从而可以对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护，并且能够与用户形成良好互动，使得用户能够实时查看监测数据并对现场设备进行控制。通过闸刀等图形控件来控制增氧泵的开启与关闭，更贴近与农户实际操作，进一步确保用户能够得到提供良好的互动体验。

Description

一种水产养殖监控及用户远程控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能化水产养殖监控和远程操控技术。

背景技术

在鱼塘的养殖作业中，尤其是对于鱼苗，鱼塘的水质环境对鱼苗的生长起着至关重要的作用。有些指标如鱼塘温度、水中含氧量、以及酸碱度(PH值)如果不达标，则会造成鱼儿的发育不良，严重的还会导致死亡。不同的鱼类对鱼塘温度、含氧量等要素也均有它自己严格的要求。

目前传统的养殖方式，包括调节水温、氧气供给等都需要人工判断然后进行操作，由于测试点多，人工检测容易形成漏检，并且在夜间无人值守期间，就无法了解鱼塘的水质情况，以致水温不稳，影响养殖鱼类的生长；另外水体溶解氧检测不到位，也会影响鱼类同化作用的进行，造成水体危害，可能直接导致鱼类死亡，从而降低了经济效益。

现代化的鱼塘环境控制技术，是促进鱼类生产，实现优质、高产的基本条件和关键手段之一。通过综合应用生物工程技术和物联网技术，对鱼塘水质进行实时监控，根据指标的变化规律做出实时的调整，可以为鱼类生长提供适宜的环境条件，以便充分发挥其生长潜力，提高生产效率。并且，通过在监控过程中及时发现异常并报警，可以最大程度避免环境变化对鱼类造成的不利影响。

现有技术中，一般通过在鱼塘内设置传感器，来对鱼塘的水质环境进行监测，如设置温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器来监测鱼塘的水温、溶氧量、PH值等，并通过监测数据判断是否超出所设阈值，进而进行相应的操作，如控制增氧泵打开进行增氧，或者简单告警。然而本发明的发明人发现，现有技术只是简单的数据采集，告警方式单一，如进行警笛告警，或者发送短信告警；系统独立、不可靠，没有统一平台进行统一运营管理，设备是否损坏无法及时发现，无法形成运营体系，无法和用户形成良好互动，农民看不到实时数据，无法操作，无法互动。并且，现有技术中没有考虑到传感器本身损坏，没有上报数据或者上报数据跳变的情况，一旦发生类似情况，很容易产生恶劣影响，特别是在夜间无人值守时，完全靠系统自动工作，出现此类问题，可能造成该打开增氧泵时而没有打开，直接导致鱼批量死亡，造成农民财产损失。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种水产养殖监控及用户远程控制方法，使得可以对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护，用户能够实时查看监测数据并对现场设备进行控制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水产养殖监控及用户远程控制方法，包含以下步骤：

分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置周期性进行鱼塘水质信息感知和汇聚，通过网关和通信网络将水质信息上报到管理服务平台；

管理服务平台接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储，并进行用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警信息通知、远程控制前端信息采集与设备控制装置、以及进行用户设置远程管理；

用户服务平台安装于用户的移动终端上，通过有线或无线网络接入管理服务平台，根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置周期性进行鱼塘水质信息感知和汇聚，通过网关和通信网络将水质信息上报到管理服务平台；管理服务平台完成各类水质信息存储，并进行用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警信息通知、远程控制前端信息采集与设备控制装置、以及进行用户设置远程管理；用户服务平台安装于用户的移动终端上，通过有线或无线网络接入管理服务平台，根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制。从而可以对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护，并且能够与用户形成良好互动，使得用户能够实时查看监测数据并对现场设备进行控制。

作为进一步改进，上述用户服务平台根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制的步骤中，还可以包含以下步骤：

为用户进行登录认证；

通过认证后，从管理服务平台接收鱼塘的水质信息和控制设备的状态数据，并显示在主功能界面上，水质信息至少包含以下之一或其任意组合：温度、pH值、水位、溶氧量；所述控制设备的状态数据至少包含增氧泵状态。

在收到用户选择单个鱼塘的指令后，在单个鱼塘主控制界面中显示该鱼塘的溶氧量变化曲线，鱼塘的养殖情况，并在界面上显示闸刀图形控件，控制增氧泵的开启与关闭，在收到用户点击闸刀图形控件的指令后，向该控件对应的前端信息采集与设备控制装置或增氧泵远程发送控制命令，控制增氧泵启动或关闭。通过闸刀图形控件来控制增氧泵的开启与关闭，更贴近与农户实际操作，进一步确保用户能够得到提供良好的互动体验。

作为进一步改进，该方法还包含以下步骤：

如果用户服务平台预设置为自动开启增氧泵模式，则在收到事件告警信息后，检测该事件告警信息所对应鱼塘的溶氧量是否低于预设的溶氧安全阈值，如果低于溶氧安全阈值，则自动向该鱼塘对应的前端信息采集与设备控制装置或增氧泵远程发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令，开启该鱼塘对应的增氧泵进行增氧。从而确保在农民不便或者繁忙时，可以自动对鱼塘进行补氧，避免造成农民财产损失。

作为进一步改进，发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令的步骤之后，还包含以下步骤：

实时查询该鱼塘的溶氧量，当溶氧量达到溶氧安全阈值时，提示用户关闭增氧泵，或者自动发送关闭该鱼塘增氧泵的控制命令。从而能够保证合理供氧，在降低农民养殖成本的同时确保鱼塘的溶氧维持在最适合鱼类生长的水平。

作为进一步改进，该方法还可以包含以下步骤：

管理服务平台保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系；

以第一周期定期计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的检测数据(水质信息数据)的平均值，作为该鱼塘的基准数据；

以第二周期定期将鱼塘的实时检测数据与基准数据相比较，确定比较结果是否超出预设阈值；第一周期大于第二周期；

确定比较结果超出预设阈值时，根据鱼塘的基准数据校准实时检测数据，根据校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控。

从而即便某个鱼塘的水质检测设备(前端信息采集与设备控制装置)发生故障，导致检测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常水质管控，如补氧控制、PH值控制、水温控制、水位控制等，确保鱼塘的水质(如溶氧量、PH值、水温、水位)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农户财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。

作为进一步改进，该方法还包含以下步骤：在某个前端信息采集与设备控制装置的检测数据(水质信息数据)缺失时，查找该前端信息采集与设备控制装置所对应的鱼塘的周边鱼塘的同类检测数据，根据该鱼塘周边鱼塘的同类检测数据的平均值，导出当前缺失的检测数据，并根据所导出的检测数据，进行该缺失检测数据的鱼塘的水质管控。从而即便某个鱼塘的前端信息采集与设备控制装置发生故障，也不会影响该鱼塘的正常补氧控制，确保鱼塘的溶氧量始终保持在安全范围内，提高整个监控系统的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的水产养殖监控方法流程图；

图2是本发明第一实施方式的用户远程控制方法流程图；

图3是本发明第二实施方式的水产养殖监控方法补充流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明一较佳实施方式涉及一种水产养殖监控及用户远程控制方法，其系统包含分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置，网关，通信网络，以及管理服务平台。其中前端信息采集与设备控制装置包含：溶氧传感器、PH传感器、水位监测传感器、温度监测传感器、增氧泵等等。其中，增氧泵由溶氧传感器控制或者由管理服务平台直接控制。

整个水产养殖监控及用户远程控制方法主要包含三部分：

第一部分：前端信息采集与设备控制装置周期性进行鱼塘水质信息感知和汇聚，通过网关和通信网络将水质信息上报到管理服务平台。

第二部分：管理服务平台接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储，并进行用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警信息通知、远程控制前端信息采集与设备控制装置、以及进行用户设置远程管理；

第三部分：用户服务平台安装于用户的移动终端上，通过有线或无线网络接入管理服务平台，根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制。

其中，第一部分和第二部分主要涉及水产养殖监控流程，第三部分主要涉及用户远程控制流程。

具体的水产养殖监控流程如图1所示：

步骤101中，前端信息采集与设备控制装置定时采集水质信息(如溶氧量、PH值、水温、水位等)。

步骤102中，前端信息采集与设备控制装置通过无线收发模块将采集的水质信息以及控制设备的状态数据传输到汇聚节点。控制设备的状态数据包含溶氧传感器所控制的增氧泵的状态(打开/关闭)。

步骤103中，汇聚节点将所收到的数据转换处理后，上传到网关。

步骤104中，网关通过有线或无线网络与管理服务平台相连，将水质信息以及控制设备的状态数据上传到管理服务平台的后台数据库。步骤101-104周期性执行，如1分钟采集一次水质信息并上报。

步骤105中，前端信息采集与设备控制装置在水质信息超出了规定阈值或者底层设备处于异常时，生成事件告警信息。

步骤106中，前端信息采集与设备控制装置通过汇聚节点将事件告警信息上传到网关。

步骤107中，网关收到事件告警信息后，进一步核实该告警信息对应的水质信息(水质数据)是否超出规定的阈值，如果未超出则检查报警原因；如果确实超出规定阈值，则进入步骤108，网关通过有线或无线网络将该事件告警信息上传到管理服务平台。

步骤109中，管理服务平台存储该事件告警信息，供用户实时查看；并且，通过无线网络将该事件告警信息发送到系统管理人员/用户的移动终端上，也可以发送到用户的用户服务平台。

用户远程控制流程如图2所示。

步骤201中，用户服务平台为用户进行登录认证；如果通过认证，则进入步骤202；如果未通过，则结束本流程。

步骤202中，用户服务平台从管理服务平台接收鱼塘的水质数据、以及控制设备的状态数据，并显示在主功能界面上。水质数据至少包含：温度、pH值、水位、溶氧量；控制设备的状态数据至少包含增氧泵的状态(打开/关闭)。

步骤203中，用户在主功能界面上点击单个鱼塘，用户服务平台在收到用户选择单个鱼塘的指令后，在主控制界面中显示该鱼塘的溶氧量变化曲线，鱼塘的养殖情况，并在界面上显示闸刀图形控件，控制增氧泵的开启与关闭，在收到用户点击闸刀图形控件的指令后，可以向该控件对应的前端信息采集与设备控制装置(溶氧传感器)远程发送控制命令，控制增氧泵启动或关闭；或者也可以直接向对应的增氧泵远程发送控制命令，控制该增氧泵的启动或关闭。通过闸刀图形控件来控制增氧泵的开启与关闭，更贴近与农户实际操作，进一步确保用户能够得到提供良好的互动体验。

步骤204中，用户服务平台收到事件告警信息后，提示用户查看该事件告警信息。

步骤205中，为用户查看并显示该事件告警信息具体对应哪个鱼塘，及该鱼塘的水质信息，确定报警原因。

步骤206中，判断报警原因是否是因为缺氧，即该事件告警信息所对应鱼塘的溶氧量是否低于溶氧安全阈值；如果是，则进入步骤207；如果不是则进入步骤208，检查其他报警原因并处理。

步骤207中，根据用户的指令，向该缺氧鱼塘对应的溶氧传感器(前端信息采集与设备控制装置)远程发送开启该鱼塘对应的增氧泵的控制命令(对应于溶氧传感器控制增氧泵的系统)。或者，也可以直接向该鱼塘对应的增氧泵远程发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令(对应于直接控制增氧泵的情况)。

步骤209中，用户服务平台实时查询该开启增氧泵的鱼塘的溶氧量并显示。

步骤210中，判断溶氧量是否达到溶氧安全阈值，如果达到则进入步骤211，提示用户关闭增氧泵；如果未达到则返回步骤209，继续对溶氧量进行判断。步骤211中，也可以自动发送关闭该鱼塘对应的增氧泵的控制命令。从而能够保证合理供氧，在降低农民养殖成本的同时确保鱼塘的溶氧维持在最适合鱼类生长的水平。

通过本实施方式，可以对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护，并且能够与用户形成良好互动，使得用户能够实时查看监测数据并对现场设备进行控制。

本流程中，如果该用户服务平台预设置为自动开启增氧泵模式，则也可以在收到事件告警信息后，直接检测事件告警信息所对应鱼塘的溶氧量是否低于预设的溶氧安全阈值，如果低于溶氧安全阈值，则自动向该缺氧鱼塘对应的溶氧传感器(前端信息采集与设备控制装置)/增氧泵远程发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令，开启该鱼塘对应的增氧泵进行增氧。从而确保在农民不便或者繁忙时，可以自动对鱼塘进行补氧，避免造成农民财产损失。

本发明第二实施方式同样涉及一种水产养殖监控及用户远程控制方法，在第一实施方式的基础上增加水产养殖监控系统的监测数据(水质信息)校准流程，具体流程如图3所示。

步骤301中，管理服务平台保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系表，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系表。前端信息采集与设备控制装置包含：溶氧传感器、PH传感器、水位监测传感器、温度监测传感器等。

步骤302中，前端信息采集与设备控制装置定期对水质进行监测，获取监测数据(水质信息)，上报到管理服务平台。管理服务平台将各前端信息采集与设备控制装置上报的实时监测数据保存在原数据库中。

步骤303中，管理服务平台定期(如每半天或每两小时)计算每个鱼塘所对应的一个或多个周边鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的监测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据。

步骤304中，管理服务平台定期(如每隔30分钟)将原数据库中鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的实时监测数据与其基准数据相比较，如果比较得到的偏差超出预设阈值，则判定该鱼塘对应的前端信息采集与设备控制装置数据异常，进入步骤305；反之则进入步骤307。

步骤305中，将该鱼塘的基准数据替换该实时监测数据，写入校准数据库。接着进入步骤306。

步骤306中，生成该前端信息采集与设备控制装置监测数据异常告警信息，直接通知人工进行数据监测校准，对前端信息采集与设备控制装置(溶氧传感器、PH值传感器等)进行检修。或者，也可以在多次发现该设备监测数据异常的情况下，再通知人工进行数据监测校准，对前端信息采集与设备控制装置进行检修。

步骤307中，将该鱼塘的实时监测数据(即原数据)写入校准数据库中。

步骤308中，根据校准数据库中的数据进行鱼塘的水质判断和水质管控。水质管控的方式主要包括补氧管控、或者PH值调控。如判断该校准数据库中该鱼塘的溶氧量是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧量安全阈值，则启动该鱼塘的增氧泵，对该鱼塘进行补氧；又比如判断该校准数据库中该鱼塘的PH值数据是否在预设的安全范围内，如果超出预设的安全范围，则对该鱼塘的PH值进行调整。

需要说明的是，本实施方式中，需要定期对鱼塘与其周边鱼塘的对应关系表，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系表进行更新，以确保校准数据的正确性。

通过本实施方式，即便某个鱼塘的监测设备(前端信息采集与设备控制装置)发生故障，导致监测数据跳变，也不会影响该鱼塘正常的水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。该方法很好地解决了前端信息采集与设备控制装置故障不能正确上报数据的情况下(特别是在夜间无人值守时)可能造成该打开增氧泵时而没有打开、未及时调整水体PH值，造成鱼死亡，引起农民财产损失的问题。

本实施方式中，管理服务平台还可以进一步对前端信息采集与设备控制装置的检测数据进行监控，在某个前端信息采集与设备控制装置的检测数据缺失时，查找该前端信息采集与设备控制装置所对应的鱼塘的周边鱼塘的同类检测数据，根据该鱼塘周边鱼塘的同类检测数据的平均值，导出当前缺失的检测数据，并根据所导出的检测数据，进行该缺失检测数据的鱼塘的水质管控。如判断该导出的溶氧量是否低于预设的溶氧量安全阈值，如果低于溶氧量安全阈值，则启动该鱼塘的增氧泵，对该鱼塘进行补氧。从而即便某个鱼塘的前端信息采集与设备控制装置发生故障，也不会影响该鱼塘的正常水质控制，确保鱼塘的溶氧量始终保持在安全范围内，提高整个监控系统的安全可靠性。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置周期性进行鱼塘水质信息感知和汇聚，通过网关和通信网络将所述水质信息上报到管理服务平台；

所述管理服务平台接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储，并进行用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警信息通知、远程控制所述前端信息采集与设备控制装置、以及进行用户设置远程管理；

用户服务平台安装于用户的移动终端上，通过有线或无线网络接入所述管理服务平台，根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制。

2.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，所述前端信息采集与设备控制装置包含以下之一或其任意组合：溶氧传感器、PH传感器、水位监测传感器、温度监测传感器。

3.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，所述用户服务平台根据用户的操作指令进行水质信息实时查看、设备参数设置或设备手动控制的步骤中，包含以下步骤：

为用户进行登录认证；

通过认证后，从管理服务平台接收鱼塘的水质信息和控制设备的状态数据，并显示在主功能界面上，所述水质信息至少包含以下之一或其任意组合：温度、pH值、水位、溶氧量；所述控制设备的状态数据至少包含增氧泵状态。

在收到用户选择单个鱼塘的指令后，在单个鱼塘主控制界面中显示该鱼塘的溶氧量变化曲线，鱼塘的养殖情况，并在界面上显示闸刀图形控件，控制增氧泵的开启与关闭，在收到用户点击闸刀图形控件的指令后，向该控件对应的前端信息采集与设备控制装置或增氧泵远程发送控制命令，控制增氧泵启动或关闭。

4.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，所述前端信息采集与设备控制装置周期性进行鱼塘水质信息感知和汇聚的步骤中，包含以下子步骤：

所述前端信息采集与设备控制装置通过无线收发模块将采集的水质信息以及控制设备的状态数据传输到汇聚节点；

汇聚节点将所收到的数据转换处理后，上传到网关；

网关通过有线或无线网络与管理服务平台相连，将水质信息以及控制设备的状态数据上传到管理服务平台的后台数据库。

5.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述前端信息采集与设备控制装置在水质信息超出了规定阈值或者底层设备处于异常时，生成事件告警信息并上传到所述网关；

所述网关通过有线或无线网络将所述事件告警信息上传到管理服务平台；

所述管理服务平台通过无线网络将所述事件告警信息发送到系统管理人员的移动终端、用户的移动终端和/或用户服务平台。

6.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述用户服务平台收到事件告警信息后，提示用户查看该事件告警信息；

向用户显示该事件告警信息对应的鱼塘，及该鱼塘的水质信息，确定报警原因；

如果所述事件告警信息所对应鱼塘的溶氧量低于溶氧安全阈值，则根据用户的指令，向该鱼塘对应的前端信息采集与设备控制装置远程或增氧泵发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令。

7.根据权利要求6所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：

如果所述用户服务平台预设置为自动开启增氧泵模式，则在收到所述事件告警信息后，检测所述事件告警信息所对应鱼塘的溶氧量是否低于预设的溶氧安全阈值，如果低于溶氧安全阈值，则自动向该鱼塘对应的前端信息采集与设备控制装置或增氧泵远程发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令，开启该鱼塘对应的增氧泵进行增氧。

8.根据权利要求6或7所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，所述远程发送开启该鱼塘增氧泵的控制命令的步骤之后，还包含以下步骤：

实时查询该鱼塘的溶氧量，当溶氧量达到溶氧安全阈值时，提示用户关闭增氧泵，或者自动发送关闭该鱼塘增氧泵的控制命令。

9.根据权利要求1所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述管理服务平台保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系；

以第一周期定期计算所述鱼塘所对应的各周边鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的水质信息数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；

以第二周期定期将所述鱼塘的实时水质信息数据与所述基准数据相比较，确定比较结果是否超出预设阈值；所述第一周期大于所述第二周期；

确定比较结果超出预设阈值时，根据所述鱼塘的基准数据校准所述实时水质信息数据，根据校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控。

10.根据权利要求9所述的水产养殖监控及用户远程控制方法，其特征在于，还包含以下步骤：

在某个前端信息采集与设备控制装置检测的水质信息数据缺失时，查找该前端信息采集与设备控制装置所对应的鱼塘的周边鱼塘的同类水质信息数据，根据该鱼塘周边鱼塘的同类水质信息数据的平均值，导出当前缺失的水质信息数据，并根据所导出的水质信息数据，进行该缺失数据的鱼塘的水质管控。