CN109169480A - 一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，包括有信息采集模块、PAN协调器和控制模块，信息采集模块包括有水质分析仪、图像采集处理系统、CC2530单片机、信息采集传感器、信号调理模块和zigbee模块，控制模块包括控制单元和执行单元，执行单元包括有进水阀、出水阀、循环水泵、增氧机、半导体制冷片、散热风扇、鱼塘投食机和无线报警器；本发明实现养殖生产自动化，对养殖水体进行水温、溶氧、酸碱度、气温参数进行在线自动监测，准确地为科学管理提供技术参数，对提高集约化养殖程度；对设经济收益的技术路线和调控效应等进行科学、严谨和客观地分析论证，尽量避免风险，为设施养殖创造良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于养殖技术领域，尤其涉及一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统。
背景技术
农业物联网是一种新兴农业信息化技术，其体系架构分为用户层、应用层、传输层、感知层和对象层5个层次，其技术可用于实现农产品安全溯源、精准化农业生产管理、远程及自动化农业生产管理和农产品智能储运。农业物联网具有提高生产效率、降低循环流转成本、节约能源资源、提高农产品附加值、推动农业物联网设备和软件产业发展、保护生态环境、保障食品安全、平衡产业结构及解放人员“在场”等社会经济效益。
水产养殖产业的发展对我国渔业结构调整有着重要的意义，主要表现在渔民有效地使用养殖水域，收入提高，城镇居民生活质量的改善。设施渔业代表着水产养殖业的最高水平，也是渔业现代化的必然产物，具有稳产、高产、品质好、耗水少等优点，能有效检测与控制养殖水中的各种环境参数，建立适于鱼类生长的最佳环境。
不同的鱼类对水场温度、氧容量等要素也均有它自己严格的要求。如果没有进行综合技术的开发利用，以致水温不稳，影响养殖鱼类的生育和设施渔业的高产高效;另外水体溶解氧检测不到位影响鱼类同化作用的进行，造成水体危害，降低了经济效益。水产养殖的智能化非常重要。
工厂化养殖大多采用循环流水方式进行，水体经过沉淀和过滤等处理，又流入养鱼池继续使用。如何对流水水体的各种成份进行有效的控制，是一个难点。由于实际的水体处理不好，水体含有很多复杂的成分，造成水中残馆、粪便增多，引起溶氧下降、氨氮升高，造成鱼池水环境污染，使鱼发生疾病甚至引起死亡。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供基于物联网的鱼塘智能化养殖系统。
本发明的目的是这样实现的：一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：包括有信息采集模块、PAN协调器和控制模块，信息采集模块包括有水质分析仪、图像采集处理系统、CC2530单片机、信息采集传感器、信号调理模块和zigbee模块，信息采集传感器包括有PH传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、盐度传感器和水位传感器，控制模块包括控制单元和执行单元，执行单元包括有进水阀、出水阀、循环水泵、增氧机、半导体制冷片、散热风扇、鱼塘投食机和无线报警器。
所述的进水阀和出水阀优选电磁阀。
所述的温度传感器优选ds18b20。
所述的半导体制冷片优选TEC1-12705模块。
本发明实现养殖生产自动化，对养殖水体进行水温、溶氧、酸碱度、气温参数进行在线自动监测，准确地为科学管理提供技术参数，对提高集约化养殖程度。对设经济收益的技术路线和调控效应等进行科学、严谨和客观地分析论证，尽量避免风险，为设施养殖创造良好的经济效益。
附图说明
图1为发明的硬件架构图。
图2为发明的功能框图。
图3为发明的传感器连接结构图。
图4为发明的PAN协调器原理框图。
图5为发明的控制模块结构框图。
图6为发明的传感器工作流程图。
图7为发明的传感器采集功能流程图。
图8为发明的zigbee模块工作流程图。
图9为发明的PAN协调器网络管理流程图。
具体实施方式
实施例1，如图1-图9所示，一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：包括有信息采集模块、PAN协调器和控制模块，信息采集模块包括有水质分析仪、图像采集处理系统、CC2530单片机、信息采集传感器、信号调理模块和zigbee模块，信息采集传感器包括有PH传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、盐度传感器和水位传感器，控制模块包括控制单元和执行单元，执行单元包括有进水阀、出水阀、循环水泵、增氧机、半导体制冷片、散热风扇、鱼塘投食机和无线报警器。
本发明中，将信息采集模块放置于池塘内，PH传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、盐度传感器和水位传感器将采集到的信息传递给信号调理模块，信号调理模块将处理后的信息传递给CC2530单片机，CC2530单片机将信息传递给zigbee模块，zigbee模块将信息传递到PAN协调器，PAN协调器将信息传递到现场计算机或远程计算机内。现场计算机或远程计算机内设置软件控制系统，通过软件可以输送命令指令，PAN协调器将输送命令指令传递给zigbee模块，zigbee模块将输送命令指令传递给CC2530单片机，CC2530单片机控制控制模块中的一个或多个设备停止或工作。
信息采集模块主要实现采集现场数据。PH传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、盐度传感器和水位传感器将采集到的模拟数据通过信号调理模块进行去干扰和整定，然后通过CC2530芯片的通用I/O 口送入芯片内部集成的A/D转换器，然后将得到的数字信号送入芯片处理器进行处理，最终数据被送入到ZigBee模块。传感器均由电池或太阳能提供能量，由CC2530作为核心单元，放置于传感器柜内部，并固定于池中，各种传感器放置于养殖池水体中，通过集成于内部的ZigBee模块实现数据交换。
PAN协调器的结构图如图4所示，PAN协调器在整个网络中起到一个承上启下的作用，由一块CC2530芯片模块组成，通过RS232/485电缆与现场计算机相连。PAN协调器的无线单元收集各个分散的路由节点发送来的无线数据，进行融合处理，并通过GPRS模块最终上传给现场计算机或远程计算机中的软件控制系统，它也将通过现场计算机或远程计算机算法运算得到的控制信号，下传给分布在附近的控制模块，然后控制模块根据控制信号去驱动继电器或D/A转换器，从而控制进水阀、出水阀、循环水泵、增氧机、半导体制冷片、散热风扇、鱼塘投食机和无线报警器这些执行单元动作，达到养殖池水体环境因子的闭环控制。
控制模块安装位于靠近养殖现场的位置，控制节点由控制模块和执行模块两部分组成，通过无线网络与PAN协调器连接，其功能主要用来控制调节养殖池中溶解氧、pH值和水温主要的水质因子。控制模块根据现场计算机或远程计算机的控制软件发送来的控制命令和控制参数，控制进水阀、出水阀和增氧机的运行，用于对一个或若干个养殖池进行相应的动作。控制单元由一块CC2530作为处理中心，负责接收现场计算机或远程计算机发送过来的控制信号，并驱动执行机构动作。
本发明把信息采集模块采集到的信息输送到现场计算机或远程计算机内，由现场计算机或远程计算机根据具体情况进行处理，无线传感网络技术应用到水产养殖中，在生产现场构建一个直径在1500米左右的小型无线数据传输网络。采取分散监控、集中操作、分级管理的方法，主要包括3部分： 信息采集模块、PAN协调器和控制模块。
本发明综合利用电子技术、传感器技术、计算机与网络通信技术，实现对水产养殖各阶段的水温、pH值和溶氧量等各项基本参数进行实时监测与预警，一旦发现问题，能及时自动处理或短信通知相关人员。通过一些控制措施来调节水产养殖的溶解氧、温度、pH值和水位等养殖水质的环境因子，同时根据水产品不同生长阶段的需求制定出测控标准，通过对水产养殖环境的实时检测，将测得参数和系统设定的标准参数进行比较后自动调整水产养殖生态环境各控制设备的状态，以使各项环境因子符合既定要求。
本发明综合利用物联网传感技术、智能处理技术及智能控制技术，集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能于一体，实现现场及远程系统数据获取、报警控制和设备控制。通过远程控制增氧机及时补充水中的氧气，启动半导体制冷片等，从而实现对水产品生长环境因子的实时监控，依靠无线网络进行数据传输，将检测数据实时传送到PAN协调器进行处理，PAN协调器再将结果发送到现场计算机或远程计算机，现场计算机或远程计算机则根据各种信息进行全局事务的控制，养殖户可以通过手机或Web页面实时了解养殖池内各项参数和启闭设备，真正实现水产养殖技术的信息化、传感化，使水产品在最适宜的环境下生长，达到智能、节能和增产的目的。
水产品在养殖过程中的环境因子如水温、pH值、溶氧量等数据流，采集进入信息采集模块并做进一步处理后通过zigbee模块传送到现场计算机或远程计算机，以形成优化控制的策略，然后现场计算机或远程计算机进行智能控制或者下达命令进行控制，进而对下一时刻的环境因子数据流进行调控。
上述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：包括有信息采集模块、PAN协调器和控制模块，信息采集模块包括有水质分析仪、图像采集处理系统、CC2530单片机、信息采集传感器、信号调理模块和zigbee模块，信息采集传感器包括有PH传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、盐度传感器和水位传感器，控制模块包括控制单元和执行单元，执行单元包括有进水阀、出水阀、循环水泵、增氧机、半导体制冷片、散热风扇、鱼塘投食机和无线报警器。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：所述的进水阀和出水阀优选电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：所述的温度传感器优选ds18b20。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的鱼塘智能化养殖系统，其特征在于：所述的半导体制冷片优选TEC1-12705模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190111 |