CN106681412A - 一种基于物联网的智能化渔业养殖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，包括水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块和移动监测中心，所述水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块皆与移动监测中心通信连接。本发明使渔业养殖户可以通过计算机等移动监测中心实时掌握养殖水质环境信息，实现水产养殖的科学养殖与管理，最终实现节能降耗、绿色环保。

Description

一种基于物联网的智能化渔业养殖系统

技术领域

本发明涉及渔业养殖领域，具体涉及一种基于物联网的智能化渔业养殖系统。

背景技术

相关技术中的养殖模式在生产实践中却存在种种弊端，对渔业养殖环境无法实时监测，所生产的水产品难以满足市场需求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于物联网的智能化渔业养殖系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，包括水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块和移动监测中心，所述水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块皆与移动监测中心通信连接；所述水环境监测模块用于对养殖场水质进行监测，并将监测信息输出至移动监测中心；所述增氧模块用于根据不同养殖品种对溶解氧的需求，控制增氧设备动作；所述换水模块，用于根据监控中心提供的实时参数，自动换水；所述水温控制模块用于按照设定的水温，自动调节养殖场的水温，并将实时水温参数发送至监控中心；所述监控中心用于实时显示当前养殖场的环境信息，并在养殖场环境发生异常时进行报警。

优选地，所述水环境监测模块包括水环境参数采集单元和水污染源定位单元；所述水环境参数采集单元用于通过多个传感器采集养殖场水质环境参数，并将采集的养殖场水质环境参数发送至移动监测中心；所述移动监测中心根据养殖场水质环境参数判断养殖场是否发生水污染，并在发生水污染时触发水污染源定位单元对养殖场的污染源进行探测定位。

优选地，所述多个传感器，包括溶解氧传感器、PH传感器、水位传感器、盐度传感器、浊度传感器。

本发明的有益效果为：使渔业养殖户可以通过计算机等移动监测中心实时掌握养殖水质环境信息，及时获取异常报警信息，并可以实时调整控制设备，实现水产养殖的科学养殖与管理，最终实现节能降耗、绿色环保。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构连接框图；

图2是本发明对养殖场的污染源进行探测定位的原理示意图。

附图标记：

水环境监测模块1、增氧模块2、换水模块3、水温控制模块4、移动监测中心5。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，包括水环境监测模块1、增氧模块2、换水模块3、水温控制模块4和移动监测中心5，所述水环境监测模块1、增氧模块2、换水模块3、水温控制模块4皆与移动监测中心5通信连接；所述水环境监测模块1用于对养殖场水质进行监测，并将监测信息输出至移动监测中心5；所述增氧模块2用于根据不同养殖品种对溶解氧的需求，控制增氧设备动作；所述换水模块3，用于根据监控中心提供的实时参数，自动换水；所述水温控制模块4用于按照设定的水温，自动调节养殖场的水温，并将实时水温参数发送至监控中心；所述监控中心用于实时显示当前养殖场的环境信息，并在养殖场环境发生异常时进行报警。

其中，所述水环境监测模块1包括水环境参数采集单元和水污染源定位单元；所述水环境参数采集单元用于通过多个传感器采集养殖场水质环境参数，并将采集的养殖场水质环境参数发送至移动监测中心5；所述移动监测中心5根据养殖场水质环境参数判断养殖场是否发生水污染，并在发生水污染时触发水污染源定位单元对养殖场的污染源进行探测定位。

其中，所述多个传感器，包括溶解氧传感器、PH传感器、水位传感器、盐度传感器、浊度传感器。

本发明上述实施例的智能化渔业养殖系统使渔业养殖户可以通过计算机等移动监测中心55实时掌握养殖水质环境信息，及时获取异常报警信息，并可以实时调整控制设备，实现水产养殖的科学养殖与管理，最终实现节能降耗、绿色环保。

优选地，如图2所示，所述水污染源定位单元对养殖场的污染源进行探测定位，包括：

(1)进行无线传感器网络部署，在养殖场区域内随机设置8个以上的传感器节点；

(2)根据移动监测中心5的指令，对养殖场的污染源进行探测定位，具体为：

1)考虑到养殖场水域上的传感器节点的漂浮移动的影响，对养殖场水域上的传感器节点的坐标进行修正；

2)计算传感器节点在设定时间内采集的浓度平均值；

3)根据浓度平均值计算传感器节点坐标到污染源坐标的距离，然后根据传感器节点坐标到污染源坐标的距离求出污染源的坐标，完成污染源的定位；

(3)将污染源的坐标发送至移动监测中心5。

本优选实施例实现了对养殖场的污染源的探测定位，并将污染源的坐标发送至移动监测中心5，能够使养殖用户及时获知污染源的情况，方便对养殖场水域环境进行及时处理。

优选地，所述对养殖场水域上的传感器节点的坐标进行修正，具体为：

设定在养殖场水域上部署的传感器节点的坐标为(x_j,y_j)，进行修正后的对应坐标为(x_i,y_i)，i,j＝1,2,…,n,n≥8，采用下述公式对传感器节点的坐标(x_j,y_j)进行修正：

式中，ρ_max为传感器节点的横坐标x_j的最大漂浮移动距离，ρ_min为传感器节点的横坐标x_j的最小漂浮移动距离，v_max为传感器节点的纵坐标y_j的最大漂浮移动距离，v_min为传感器节点的纵坐标y_j的最小漂浮移动距离，ρ_max、ρ_min、v_max、v_min皆是单位为cm的整数值。

本实施例采用上述公式对养殖场水域上的传感器节点坐标进行修正，减少了传感器节点的漂浮移动的影响，从而为下一步对污染源的定位提供更精确的传感器节点坐标数据，进一步地提高对污染源进行定位的精度。

优选地，所述计算传感器节点在设定时间内采集的浓度平均值，具体为：设定传感器节点(x_i,y_i)在k时刻的浓度值计算公式为：

式中，D为扩散系数，M为污染物的瞬时投放质量，d_i为传感器节点坐标(x_i,y_i)到污染源坐标的距离，σ为养殖场区域的边界的反射系数，d_B为养殖场区域的边界到污染源之间的距离；

则传感器节点(x_i,y_i)在设定时间T内采集的浓度平均值为：

式中，C(x_i,y_i,k)_l为传感器节点(x_i,y_i)在设定时间T内第l次采集时的浓度值，n_T为传感器节点(x_i,y_i)在设定时间T内采集的次数。

其中，结合传感器节点(x_i,y_i)在k时刻的浓度值计算公式和传感器节点(x_i,y_i)在设定时间T内采集的浓度平均值计算公式，可以得到传感器节点坐标(x_i,y_i)到污染源坐标的距离d_i。

本实施例中，由于污染物一般在近岸区域排放，且污染物主要以弥散方式进行扩散，从而养殖场区域的边界性质、边界与污染源之间的距离会对传感器节点位置的污染浓度产生影响，上述浓度值计算公式考虑了边界性质、边界与污染源之间的距离对传感器节点位置的污染浓度的影响，从而能够更加精确地计算传感器节点的浓度值。

优选地，所述根据传感器节点坐标到污染源坐标的距离求出污染源的坐标，具体包括：设污染源坐标为X＝(x_w,y_w)，设定水污染源在扩散时为各向同性，考虑所监测水域区域的边界对污染源污染扩散的影响，引入近岸约束权值Q，则污染源坐标定位公式定义为：

式中

式中，x₁,…,x_n-1,x_n为各传感器节点的横坐标，y₁,…,y_n-1,y_n为各传感器节点的纵坐标，d₁,…,d_n-1,d_n为各传感器节点坐标(x_i,y_i)到污染源坐标的距离；

其中，设定近岸约束权值Q的取值条件如下：

本优选实施例利用实时监控的排入水体的污染物浓度对污染源进行定位，在定位公式中引入近岸约束权值，考虑了养殖场区域的边界对污染源污染扩散的影响，提高了对养殖场污染源定位的精度，从而能够获得较为准确的污染源坐标，为更好对渔业养殖场进行水环境的监测管理奠定基础。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，包括水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块和移动监测中心，所述水环境监测模块、增氧模块、换水模块、水温控制模块皆与移动监测中心通信连接；所述水环境监测模块用于对养殖场水质进行监测，并将监测信息输出至移动监测中心；所述增氧模块用于根据不同养殖品种对溶解氧的需求，控制增氧设备动作；所述换水模块，用于根据监控中心提供的实时参数，自动换水；所述水温控制模块用于按照设定的水温，自动调节养殖场的水温，并将实时水温参数发送至监控中心；所述监控中心用于实时显示当前养殖场的环境信息，并在养殖场环境发生异常时进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，所述水环境监测模块包括水环境参数采集单元和水污染源定位单元；所述水环境参数采集单元用于通过多个传感器采集养殖场水质环境参数，并将采集的养殖场水质环境参数发送至移动监测中心；所述移动监测中心根据养殖场水质环境参数判断养殖场是否发生水污染，并在发生水污染时触发水污染源定位单元对养殖场的污染源进行探测定位。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，所述多个传感器，包括溶解氧传感器、PH传感器、水位传感器、盐度传感器、浊度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，所述水污染源定位单元对养殖场的污染源进行探测定位，包括：

(1)进行无线传感器网络部署，在养殖场区域内随机设置8个以上的传感器节点；

(2)根据移动监测中心的指令，对养殖场的污染源进行探测定位；

(3)将污染源的坐标发送至移动监测中心。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，所述根据移动监测中心的指令，对养殖场的污染源进行探测定位，具体为：

(1)考虑到养殖场水域上的传感器节点的漂浮移动的影响，对养殖场水域上的传感器节点的坐标进行修正；

(2)计算传感器节点在设定时间内采集的浓度平均值；

(3)根据浓度平均值计算传感器节点坐标到污染源坐标的距离，然后根据传感器节点坐标到污染源坐标的距离求出污染源的坐标，完成污染源的定位。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能化渔业养殖系统，其特征是，所述对养殖场水域上的传感器节点的坐标进行修正，具体为：

设定在养殖场水域上部署的传感器节点的坐标为(x_j,y_j)，进行修正后的对应坐标为(x_i,y_i)，i,j＝1,2,…,n,n≥8，采用下述公式对传感器节点的坐标(x_j,y_j)进行修正：

$(x_i,y_i)=\frac{1}{({\mathrm{\ρ}}_{\max }-{\mathrm{\ρ}}_{\min })(v_{\max }-v_{\min })}\underset{\mathrm{\ρ}={\mathrm{\ρ}}_{\min },v=v_{\min }}{\overset{{\mathrm{\ρ}}_{\max },v_{\max }}{\Σ}}\[(x_j+\mathrm{\ρ},y_j+v)\]$

式中，ρ_max为传感器节点的横坐标x_j的最大漂浮移动距离，ρ_min为传感器节点的横坐标x_j的最小漂浮移动距离，v_max为传感器节点的纵坐标y_j的最大漂浮移动距离，v_min为传感器节点的纵坐标y_j的最小漂浮移动距离，ρ_max、ρ_min、v_max、v_min皆是单位为cm的整数值。