CN109717120A - 一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法，涉及水产养殖控制技术领域。该系统包括本地终端、养殖控制终端、超声波传感器、高清摄像头和投料设备，超声波传感器用于检测其感应区域内的鱼群数量；本地终端用于根据鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据个体大小分布比例和鱼群总量计算出饲料投放量本地终端还用于根据饲料投放量向养殖控制终端发送第一控制信号以使养殖控制终端控制投料设备定量投料。本发明公开的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法如此可实现对养殖的鱼类进行合理投料。

Description

一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法

技术领域

本发明涉及水产养殖控制技术领域，尤其是涉及一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法。

背景技术

在对鱼类等水产进行养殖的过程中，对养殖的鱼类适当的投放饲料可以使鱼类达到最优生长速率，增加养殖用户的收入。

目前，对应养殖的鱼类进行投料大都是养殖人员根据自身经验人工或通过投料机进行投料，投料过少会导致鱼类营养缺乏、生长缓慢，从而降低养殖用户的收入。而投料过多则会由于乘积过多的饲料导致水体富营养化、水质恶化，加大饲养成本同时导致鱼类减产。

因此，如何提供一种有效的方案以保证对养殖的鱼类合理投料，是现有技术中一亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，基于物联网的鱼类养殖监测投料系统包括：本地终端、养殖控制终端、超声波传感器、高清摄像头和投料设备，所述本地终端与所述养殖控制终端通信连接，所述超声波传感器、所述高清摄像头和所述投料设备均与所述养殖控制终端电性连接，所述超声波传感器和所述高清摄像头均设置于鱼塘内；

所述超声波传感器用于检测其感应区域内的鱼群数量；

所述高清摄像头用于获取其视场区域内的鱼群图像；

所述养殖控制终端用于将所述鱼群数量和所述鱼群图像上传给所述本地终端；

所述本地终端用于根据所述鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和所述鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出饲料投放量；

所述本地终端还用于根据所述饲料投放量向所述养殖控制终端发送第一控制信号以使所述养殖控制终端依据所述第一控制信号控制所述投料设备定量投料。

可选的，基于物联网的鱼类养殖监测投料系统还包括水质检测设备和水质调节设备，所述水质检测设备和所述水质调节设备均与所述养殖控制终端电性连接，所述水质检测设备用于检测鱼塘内的水质参数，所述本地终端还用于根据所述水质参数分析出鱼塘内的水质是否异常，以及当鱼塘内的水质异常时向所述养殖控制终端发送第二控制信号以使所述养殖控制终端控制所述水质调节设备调节鱼塘内的水质。

可选的，基于物联网的鱼类养殖监测投料系统还包括云服务器和远程终端，所述云服务器分别与所述本地终端和所述远程终端通信连接，所述本地终端还用于当鱼塘内的水质异常时向所述云服务器发送报警信号，所述云服务器用于将所述报警信号转发给所述远程终端。

可选的，所述远程终端还用于向所述云服务器发送投料指令，所述云服务器还用于将所述投料指令发送给所述本地终端，所述本地终端还用于将所述投料指令转发给所述养殖控制终端以使所述养殖控制终端依据所述投料指令控制所述投料设备投料。

可选的，所述水质检测设备为PH值传感器，所述水质调节设备为用于对鱼塘换水的水泵。

可选的，所述水质检测设备为溶解氧传感器，所述所述水质调节设备为增氧机。

可选的，所述水质检测设备为悬浮物浓度计，所述水质调节设备为循环过滤装置。

可选的，所述本地终端还用于根据所述鱼群图像识别出鱼群种类，所述本地终端用于根据所述鱼群种类、所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出所述饲料投放量。

第二方面，本发明提供了一种基于物联网的鱼类养殖监测投料方法，该方法应用于上述任一所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，所述方法包括：

超声波传感器检测其感应区域内的鱼群数量；

高清摄像头获取其视场区域内的鱼群图像；

养殖控制终端将所述鱼群数量和所述鱼群图像上传给所述本地终端；

本地终端根据所述鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和所述鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出饲料投放量；

本地终端根据所述饲料投放量向所述养殖控制终端发送第一控制信号以使所述养殖控制终端依据所述第一控制信号控制所述投料设备定量投料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明公开的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统及方法可根据高清摄像头获取到的鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据超声波传感器检测到其感应区域内的鱼群数量和预先记录的鱼塘尺寸估算出鱼塘中的鱼群总量，然后根据鱼群的个体大小分布比例和鱼群总量计算出相应的饲料投放量并控制投料设备定量投料，如此可实现对养殖的鱼类进行合理投料，减少饲料的浪费，改善养殖水体环境并使鱼类达到最优生长速率，最大化养殖用户的收入。

附图说明

图1为本发明较佳实施例提供的一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统的框图示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的另一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统的框图示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的基于物联网的鱼类养殖监测投料方法的流程图。

附图标记说明：110-本地终端；120-养殖控制终端；130-超声波传感器；140-高清摄像头；150-投料设备；160-水质检测设备；170-水质调节设备；180-云服务器；190-远程终端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，用于根据鱼塘内的鱼类养殖情况对鱼塘养殖的鱼类科学合理的进行投料。该基于物联网的鱼类养殖监测投料系统包括有本地终端110、养殖控制终端120、超声波传感器130、高清摄像头140和投料设备150。其中，本地终端110与养殖控制终端120通信连接以进行数据交互或通信，超声波传感器130、高清摄像头140和投料设备150均与养殖控制终端120电性连接，超声波传感器130和高清摄像头140均设置于鱼塘内。

超声波传感器130用于检测其感应区域内的鱼群数量。高清摄像头140用于获取其视场区域内的鱼群图像。养殖控制终端120用于将检测到的鱼群数量和获取到的鱼群图像上传给本地终端110。本地终端110用于根据鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据个体大小分布比例和鱼群总量计算出饲料投放量。本地终端110还用于根据饲料投放量向养殖控制终端120发送第一控制信号以使养殖控制终端120依据第一控制信号控制投料设备150定量投料。

超声波传感器130用于检测其感应区域内的鱼群数量。超声波传感器130设置于鱼塘内，工作时其朝向鱼塘内某一方向发射超声波信号，超声波信号在水中传播，途中碰到鱼群时被反射回来并被超声波传感器130所接收到，如此根据接收到反射回来的超声波信号即可实现其感应区域内的鱼群数量检测。检测到感应区域内的鱼群数量后，超声波传感器130将检测到的鱼群数量发送给养殖控制终端120并由养殖控制终端120上传给本地终端110。

高清摄像头140用于获取其视场区域内的鱼群图像。高清摄像头140同样设置于鱼塘内，其视场方以向朝向鱼塘中央为较佳，高清摄像头140在被启动后获取其视场区域中且能见度可见区域内的鱼群图像。获取到鱼群图像后，高清摄像头140将获取到的鱼群图像发送给养殖控制终端120并由养殖控制终端120上传给本地终端110。

本地终端110用于根据鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据个体大小分布比例和鱼群总量计算出饲料投放量。

本发明实施例中，所述高清摄像头140采用深度摄像头，本地终端110接收到高清摄像头140获取到的鱼群图像后，通过图像轮廓识别技术识别出鱼群图像中的鱼群，并根据鱼群中每一尾鱼在鱼群图像中所占的比例以及距离高清摄像头140的距离(鱼距镜头的距离可由深度摄像头直接测得)估算出鱼群中鱼的个体大小及不同个体的鱼在鱼群中所占的比例。进一步的，为确保估算精确，本地终端110在估算鱼塘中鱼群的个体大小分布比例时，以在一定时间段内获取到的多张鱼群图像进行分析为较佳。

本地终端110为个人电脑，其预先记录有鱼塘尺寸，本地终端110接收到超声波传感器130检测到的鱼群数量后根据检测到的鱼群数量、鱼塘尺寸以及超声波传感器130的检测范围等参数，估算出鱼塘中的鱼群总量。同样的，为确保估算精确，本地终端110可根据某一时间段内多次检测到的鱼群数量的平均值估算鱼塘中的鱼群总量。

不同的大小的鱼所需求的饲料量不一致，本地终端110预先设定有不同大小的鱼所需投放的饲料量，该饲料量可根据多次的实验获得，也可通过大数据从一些专业的渔业网站获取。在估算出鱼塘中的鱼群总量后，本地终端110根据鱼群中的个体大小分布比例、鱼群总量以及不同的大小的鱼所需求的饲料量进行运算，得到鱼塘中所需要投放的饲料总量，即饲料投放量。

本地终端110还用于根据饲料投放量向养殖控制终端120发送第一控制信号以使养殖控制终端120依据第一控制信号控制投料设备150定量投料。

本地终端110在计算出饲料投放量后，根据该饲料投放向养殖控制终端120发送一与所述饲料投放量对应的第一控制信号，养殖控制终端120接收到该第一控制信号后根据该第一控制信号控制投料设备150向鱼塘中投放与所述第一控制信号对应量的饲料。

本发明实施例中，所述投料设备150为自动投料机，所述养殖控制终端120控制投料设备150定量投料时，可通过控制投料设备150的投料口的开启时间或开启程度实现定量投料。

进一步的，由于不同种类的鱼群其食量不一致，作为另一种可选的实施方式，所述本地终端110还用于根据所述鱼群图像识别出鱼群种类，所述本地终端110用于根据所述鱼群种类、所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出所述饲料投放量。如此，可根据鱼群种类的不同，进一步进行合理投料。

进一步的，不同种类的鱼群，其所投放的饲料种类可能不同，因此在本发明实施例中所述投料设备150的数量可以为多个，每个投料设备150可用于投放不同种类鱼群的饲料。本地终端110在识别出鱼群种类后，还可根据鱼群种类、不同鱼群种类的个体大小分别比例以及不同种类的鱼群总量，计算出对应的各投料设备150的饲料投放量，然后控制各个投料设备150投放相应的饲料量。

所述养殖控制终端120用于将超声波传感器130检测到的鱼群数量和高清摄像头140获取到的鱼群图像上传给本地终端110，并能够根据该第一控制信号控制投料设备150向鱼塘中投放与第一控制信号对应的饲料。其可以是，但不限于区域控制器、工控机或集成具有数据转发和处理功能单片机的硬件设备。

请参阅图2，本发明实施例提供的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统还包括有水质检测设备160、水质调节设备170、云服务器180和远程终端190。水质检测设备160和水质调节设备170均与养殖控制终端120电性连接，云服务器180分别与本地终端110和远程终端190通信连接以进行数据交互或通信。

水质检测设备160用于检测鱼塘内的水质参数，本地终端110还用于根据所述水质参数分析出鱼塘内的水质是否异常，以及当鱼塘内的水质异常时向所述养殖控制终端120发送第二控制信号以使所述养殖控制终端120控制所述水质调节设备170调节鱼塘内的水质。

本发明实施例中，所述水质检测设备160可以是，但不限于PH值传感器、溶解氧传感器和悬浮物浓度计中的至少一种。所述水质调节设备170可以是，但不限于用于对鱼塘换水的水泵、增氧机和循环过滤装置中的至少一种。其中，当水质检测设备160为PH值传感器时，则水质调节设备170可以是水泵。当水质检测设备160为溶解氧传感器时，则水质调节设备170可以是增氧机。当水质检测设备160为悬浮物浓度计时，则水质调节设备170可以是用于度鱼塘的水进行过滤的循环过滤装置。

在通过基于物联网的鱼类养殖监测投料系统对养殖的鱼类进行投料控制的过程中，所述水质检测设备160检测鱼塘中的水质参数并将检测到的水质参数发送给养殖控制终端120并由养殖控制终端120上传给本地终端110。本地终端110根据获得的水质参数判断其是否适宜鱼塘中的鱼类生长，如不适宜鱼塘中的鱼类生长则说明鱼塘内的水质异常(如PH值过低、溶解氧含量过低、悬浮物浓度过高等)，此时本地终端110根据分析结果生成对应的第二控制信号并将第二控制信号发送给养殖控制终端120，养殖控制终端120根据第二控制信号控制相应的水质调节设备170调节鱼塘内的水质，从而使得鱼塘内的水质适宜鱼类养殖。

例如，当水质检测设备160为溶解氧传感器，水质调节设备170为增氧机时。溶解氧传感器检测鱼塘中水的含氧量并通过养殖控制终端120上传给本地终端110，本地终端110判断鱼塘中水的含氧量是否低于鱼正常所需的含氧量，若低于则说明鱼塘内的水质异常，此时本地终端110生成第二控制信号并发送给养殖控制终端120，养殖控制终端120根据第二控制信号控制增氧机启动以向鱼塘内的水中增氧，直至鱼塘中水的含氧量达到鱼正常所需的含氧量，从而确保水中的含氧量适宜鱼类养殖。

本地终端110还用于当鱼塘内的水质异常时向云服务器180发送报警信号，云服务器180用于将报警信号转发给远程终端190。

本地终端110在分析出鱼塘内的水质异常时，还向云服务器180发送一报警信号，云服务器180接受到报警信号后将该报警信号转发给远程终端190，如此远程终端190的用户可及时获知鱼塘内的水质异常情况。

远程终端190还用于向云服务器180发送投料指令，云服务器180还用于将投料指令发送给本地终端110，本地终端110还用于将投料指令转发给养殖控制终端120以使养殖控制终端120依据投料指令控制投料设备150投料。如此，远端的用户可根据实际情况手动控制投料设备150进行投料。

本发明实施例中，所述远程终端190可以采用，但不限于个人电脑(personalcomputer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。本发明实施例中不做具体限定。

请参阅图3，本发明实施例提供了一种应用于图1所示的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统的基于物联网的鱼类养殖监测投料方法的流程图，下面将对图3所示的流程进行阐述。

步骤S101，超声波传感器检测其感应区域内的鱼群数量。

步骤S102，高清摄像头获取其视场区域内的鱼群图像。

步骤S103，养殖控制终端将鱼群数量和鱼群图像上传给本地终端。

步骤S104，本地终端根据鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据个体大小分布比例和鱼群总量计算出饲料投放量。

步骤S105，本地终端根据饲料投放量向养殖控制终端发送第一控制信号以使养殖控制终端依据第一控制信号控制投料设备定量投料。

综上所述，本发明实施例提供的鱼类养殖监测投料系统及方法可根据高清摄像头140获取到的鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据超声波传感器130检测到其感应区域内的鱼群数量和预先记录的鱼塘尺寸估算出鱼塘中的鱼群总量，然后根据鱼群的个体大小分布比例和鱼群总量计算出相应的饲料投放量并控制投料设备150定量投料，如此可实现对养殖的鱼类进行合理投料，减少饲料的浪费，改善养殖水体环境并使鱼类达到最优生长速率，最大化养殖用户的收入。同时，可通过水质检测设备160检测到的水质参数分析鱼塘内的水质是否异常，并当鱼塘内的水质异常时自动控制水质调节设备170调节鱼塘内的水质，从而使得鱼塘内的水质适宜鱼类养殖。其次，当鱼塘内的水质异常时，还通过向云服务器180向远程终端190发送报警信号，以便远程终端190的用户可及时获知鱼塘内的水质异常情况。另外，远端的用户可根据实际情况手动控制投料设备150进行投料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (9)

1.一种基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，包括：本地终端、养殖控制终端、超声波传感器、高清摄像头和投料设备，所述本地终端与所述养殖控制终端通信连接，所述超声波传感器、所述高清摄像头和所述投料设备均与所述养殖控制终端电性连接，所述超声波传感器和所述高清摄像头均设置于鱼塘内；

所述超声波传感器用于检测其感应区域内的鱼群数量；

所述高清摄像头用于获取其视场区域内的鱼群图像；

所述养殖控制终端用于将所述鱼群数量和所述鱼群图像上传给所述本地终端；

所述本地终端用于根据所述鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和所述鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出饲料投放量；

所述本地终端还用于根据所述饲料投放量向所述养殖控制终端发送第一控制信号以使所述养殖控制终端依据所述第一控制信号控制所述投料设备定量投料。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，还包括水质检测设备和水质调节设备，所述水质检测设备和所述水质调节设备均与所述养殖控制终端电性连接，所述水质检测设备用于检测鱼塘内的水质参数，所述本地终端还用于根据所述水质参数分析出鱼塘内的水质是否异常，以及当鱼塘内的水质异常时向所述养殖控制终端发送第二控制信号以使所述养殖控制终端控制所述水质调节设备调节鱼塘内的水质。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，还包括云服务器和远程终端，所述云服务器分别与所述本地终端和所述远程终端通信连接，所述本地终端还用于当鱼塘内的水质异常时向所述云服务器发送报警信号，所述云服务器用于将所述报警信号转发给所述远程终端。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述远程终端还用于向所述云服务器发送投料指令，所述云服务器还用于将所述投料指令发送给所述本地终端，所述本地终端还用于将所述投料指令转发给所述养殖控制终端以使所述养殖控制终端依据所述投料指令控制所述投料设备投料。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述水质检测设备为PH值传感器，所述水质调节设备为用于对鱼塘换水的水泵。

6.根据权利要求2所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述水质检测设备为溶解氧传感器，所述所述水质调节设备为增氧机。

7.根据权利要求2所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述水质检测设备为悬浮物浓度计，所述水质调节设备为循环过滤装置。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述本地终端还用于根据所述鱼群图像识别出鱼群种类，所述本地终端用于根据所述鱼群种类、所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出所述饲料投放量。

9.一种基于物联网的鱼类养殖监测投料方法，应用于权利要求1-8任一所述的基于物联网的鱼类养殖监测投料系统，其特征在于，所述方法包括：

超声波传感器检测其感应区域内的鱼群数量；

高清摄像头获取其视场区域内的鱼群图像；

养殖控制终端将所述鱼群数量和所述鱼群图像上传给所述本地终端；

本地终端根据所述鱼群图像估算出鱼塘中鱼群的个体大小分布比例，根据预先记录的鱼塘尺寸和所述鱼群数量估算出鱼塘中的鱼群总量，以及根据所述个体大小分布比例和所述鱼群总量计算出饲料投放量；

本地终端根据所述饲料投放量向所述养殖控制终端发送第一控制信号以使所述养殖控制终端依据所述第一控制信号控制所述投料设备定量投料。