CN114651784A - 基于5g的中华鳖智慧水产养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，涉及物联网水产养殖技术领域；为了解决传统人工养殖中各环节难以及时衔接的问题；具体包括云智能监控系统和水体循环系统，其特征在于，所述云智能监控系统包括基站、环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统、执行系统、监测中控系统和云智能监控中心，所述环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统和执行系统通过基站与云智能监控中心实现数据交换。本发明可以将各环节数据直接上传至云智能监控中心，通过云智能监控中心自动协调各执行设备的调整和运行，衔接及时；使用5G基站和相关无线传输设备进行数据的传输，带宽大，时延低。
Description
技术领域
本发明涉及物联网水产养殖技术领域，尤其涉及基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统。
背景技术
中华鳖，又名甲鱼，是一种珍贵的、经济价值很高的水生动物。我国普遍把中华鳖作为食用上选的珍品，且用作食疗的滋补食品；中华鳖又是珍贵的药材，其成分含动物胶、角蛋白、维生素D及碘等，具有滋阴清热、平肝益肾、破结软坚及消淤功能。鳖甲、头、肉、血、胆等都可入药。由于中华鳖具有较大的食用及药用价值，全国各地已广泛开展人工养殖。进行人工繁殖和养殖，养殖方式主要有鱼鳖混养、池塘单养、工厂化温室养殖等。
经检索，中国专利申请号为202011073482.5的专利，公开了一种中华鳖人工养殖系统，包括容纳中华鳖的养殖水池，养殖水池内设置有喂食装置、水质控制系统和防咬网，水质控制系统与养殖水池池底部设置的排污孔配合调控养殖水池内的水位高度；所述喂食装置平行于水面设置在水面下3-7cm，并跟随水位变化进行高度调节；所述防咬网设置在水面上方，并随着养殖水池内水位的升高，所述防咬网逐渐与水体接触。上述专利中的一种中华鳖人工养殖系统存在以下不足：所有的水质控制、水温控制、饲料投放、施药、数据管理等都需要人工调控，在人员不足的情况下很难及时衔接各个环节。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，包括云智能监控系统和水体循环系统，所述云智能监控系统包括基站、环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统、执行系统、监测中控系统和云智能监控中心，所述环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统和执行系统通过基站与云智能监控中心实现数据交换；
所述环境监测系统包括入水水质监测设备、养殖水质监测设备、出水水质检测设备和小型气象站；所述安防监控系统包括多个视频监控设备；所述活体监控系统包括高清摄像设备；所述执行系统包括增氧设备、紫外线消毒设备、臭氧消毒设备、微滤设备、固液分离设备、调温设备、自动抓取设备、自动施药设备和自动投喂设备。
优选的：所述水体循环系统包括设置在河道上游一侧的一级沉淀池、生物净化池、消毒杀菌池、活化培藻池、养殖蓄水池及养殖设备，所述一级沉淀池的出水口连通于生物净化池的入水口，所述生物净化池的出水口连通于毒杀菌池的入水口。
进一步的：所述消毒杀菌池的出水口连通于活化培藻池的入水口，所述活化培藻池的出水口连通于养殖蓄水池的入水口，所述养殖蓄水池的出水口连通于增氧设备的入水口。
进一步优选的：所述增氧设备的出水口连通于紫外线消毒设备的入水口，所述紫外线消毒设备的出水口连通于养殖设备的入水口。
作为本发明一种优选的：所述养殖设备的侧壁上部一体成型有面排水口，面排水口连通于固液分离设备的入水口，所述养殖设备的侧壁底部一体成型有底排水口，底排水口连通于集污池的入水口，所述集污池的出水口连通于固液分离设备的入水口。
作为本发明进一步优选的：所述水体循环系统还包括生物发酵池，所述固液分离设备的固体出口连通于生物发酵池的入口，所述固液分离设备的出水口连通于微滤设备的入水口。
作为本发明再进一步的方案：所述微滤设备的出水口连通于臭氧消毒设备的入水口和流向河道的排水口，所述臭氧消毒设备的出水口连通于一级沉淀池的入水口。
在前述方案的基础上：所述入水水质监测设备设置于一级发酵池的入水口处，所述养殖水质监测设备设置于养殖设备处，所述出水水质监测设备设置于微滤设备的出水口处，所述高清摄像设备安装于养殖设备的正上方。
在前述方案的基础上优选的：所述自动投喂设备安装于养殖设备上，所述自动抓取设备包括无人机和安装于无人机上的自动抓取机械爪。
在前述方案的基础上进一步优选的：所述监测中控系统包括人机交互界面和人体工学输入设备，所述监测中控系统与云智能监控中心之间建立数据连接。
本发明的有益效果为：
1、所有环节数据直接上传至云智能监控中心，通过云智能监控中心自动协调各执行设备的调整和运行，衔接及时。
2、使用5G基站和相关无线传输设备进行数据的传输，带宽大，时延低。
3、可随时随地远程查看相关数据，还能同时接入仓储、物流、货运、生产、环保等信息，增强行业的上下游协作能力。
4、云智能监控中心能借用云平台的强大算力通过AI算法实现许多监测操作，随着数据量的积累，系统的准确性会越来越高。
附图说明
图1为本发明提出的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统的云智能监控系统组成图；
图2为本发明提出的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统的水体循环系统组成图；
图3为本发明提出的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统的环境监测系统组成图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，如图1-3所示，云智能监控系统和水体循环系统，云智能监控系统包括基站、环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统、执行系统、监测中控系统和云智能监控中心，环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统和执行系统通过基站与云智能监控中心实现数据交换；
云智能监控中心实际上就是运行在云端的处理器，借用云平台的强大算力对数据进行整合和测算，并通过无线传输设备控制相关执行系统工作维持所有数据处于合理范围内；而监测中控系统只是一个用于访问、查看和修改云平台上数据的终端设备而已，它并不需要直接参与数据的处理工作，所以并不需要强悍的硬件性能，他可以是手机、平板、PC机等；
监测中控系统能够随时随地访问云平台上的数据，数据异常时云智能监控中心会将异常数据以预警通知方式发送至监测中控系统，通过监测中控系统可以直接查看异常位置相关数据、异常位置影音资料等信息。
由于环境监测系统中使用的传感器种类繁多，数量庞大，所以在使用过程中会产生大量的数据，为了保证系统工作的稳定性，这些数据必须能够及时上传至云智能监控中心进行分析和决策，所以本实施例中选用时延低带宽大的5G基站作为数据的中转站。
环境监测系统包括入水水质监测设备、养殖水质监测设备、出水水质检测设备和小型气象站；
安防监控系统包括多个视频监控设备，主要用于将整个养殖基地各处的实时影音资料上传至云平台上，方便整个基地的安防管理；执行系统包括增氧设备、紫外线消毒设备、臭氧消毒设备、微滤设备、固液分离设备、调温设备、自动抓取设备、自动施药设备和自动投喂设备。
活体监控系统包括高清摄像设备和在云平台运行的识别算法，它主要用于对甲鱼进行识别，高清摄像设备主要用于拍摄清晰的图片，前期为识别算法提供数据；
所述活体监控系统主要能进行以下几种检测和识别：
1)识别甲鱼的正反面，设甲鱼背面朝上为正面，肚子朝上为反面，因为甲鱼背部颜色较深，肚子上的颜色较浅，所以可以通过高清摄像设备俯拍出甲鱼的照片后，将照片上传至云平台，经过二值化处理，若黑色像素点较多则表示甲鱼为正面，若白色像素点较多，则表示甲鱼为反面；
2)检测甲鱼是不是活的，甲鱼如果活的一定会有活动，所以可以通过确定的时间间隔拍摄两张照片，通过比对两张照片上各像素点的位置是否相同，若相同则表示甲鱼未动，若不同则表示运动了，有动作则表明是活的；这个时间间隔可以结合AI深度训练算法根据甲鱼的生活习性和当前环境状态由软件自动进行调整；
3)检测甲鱼的位置，需要检测甲鱼的中心点、朝向和长度，前期可以通过拍摄多只不同大小的甲鱼的正反面，正反面各3000张，共6000张，并人工标注甲鱼正反面的3个点。标记完成后将这些数据通过检测中控系统上传至云平台上，用于AI算法的训练，之后便能通过高清摄像设备的回传图像准确识别甲鱼的位置，进而驱动自动抓取设备抓取甲鱼；
4)识别甲鱼数量，根据甲鱼生活习性和环境状况，在某一确定时间内进行连续抓拍，通过AI算法识别特征点和位置，并累计总数，进而估算出整体数量。
所述水体循环系统包括设置在河道上游一侧的一级沉淀池、生物净化池、消毒杀菌池、活化培藻池、养殖蓄水池及养殖设备，所述一级沉淀池的入水口连通于河道上游的取水口，所述一级沉淀池主要用于将河水中的部分可沉降杂质滤除，所述一级沉淀池的出水口连通于生物净化池的入水口，所述生物净化池利用微生物对水质进行净化，所述生物净化池的出水口连通于消毒杀菌池的入水口，所述消毒杀菌池用于灭杀水体中的有害细菌，所述消毒杀菌池的出水口连通于活化培藻池的入水口，所述活化培藻池用于培植适合甲鱼生长环境的藻类，所述活化培藻池的出水口连通于养殖蓄水池的入水口，所述养殖蓄水池的出水口连通于增氧设备的入水口。
所述增氧设备用于增加水体溶氧量，所述增氧设备的出水口连通于紫外线消毒设备的入水口，所述紫外线消毒设备的出水口连通于养殖设备的入水口。
所述养殖设备的侧壁上部一体成型有面排水口，所述面排水口用于将养殖设备内的表层水排出，所述面排水口连通有固液分离设备的入水口，所述养殖设备的侧壁底部一体成型有底排水口，所述底排水口用于排出养殖设备底部的排泄物和饲料残渣，所述底排水口连通于集污池的入水口，所述集污池用于排泄物和饲料残渣的初步沉淀，所述集污池的出水口连通于固液分离设备的入水口。
所述固液分离设备用于将水和水中的固态悬浮物进行分离，所述固液分离设备的固体出口连通于生物发酵池的入口，所述生物发酵池可以将分离水分后的排泄物和饲料残渣发酵成有机肥和生物饲料，所述固液分离设备的出水口连通于微滤设备的入水口。
所述微滤设备能够对固液分离出来的水进行再次过滤以达到排放标准，所述微滤设备的出水口连通于臭氧消毒设备的入水口和流向河道的排水口，所述臭氧消毒设备的出水口连通于一级沉淀池的入水口，微滤设备过滤后的水一部分可以再次利用，另一部分可以直接排放。
所述入水水质监测设备设置于一级发酵池的入水口处，所述养殖水质监测设备设置于养殖设备处，所述出水水质监测设备设置于微滤设备的出水口处，通过监测入水口的水质情况，并将数据上传至云平台，云平台会根据这些数据控制自动施药设备调整后续处理流程中的施药量，所述施药装置为喷施无人机。
所述视频监控设备分布于整个养殖系统的各个位置，所述高清摄像设备安装于养殖设备的正上方。
所述自动投喂设备安装于养殖设备上，所述自动抓取设备包括无人机和安装于无人机上的自动抓取机械爪，可以根据监测中控系统的命令和活体检测系统上传的甲鱼位置信息运行至甲鱼上方并利用机械爪抓取甲鱼后运送至指定位置。
所述监测中控系统包括人机交互界面和人体工学输入设备，所述监测中控系统与云智能监控中心之间建立数据连接通过人机交互界面可以时时观测整个系统各处运行状况和运行数据，调取数据表格，并能方便地对这些数据进行管理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，包括云智能监控系统和水体循环系统，其特征在于，所述云智能监控系统包括基站、环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统、执行系统、监测中控系统和云智能监控中心，所述环境监测系统、活体监控系统、安防监控系统和执行系统通过基站与云智能监控中心实现数据交换；
所述环境监测系统包括入水水质监测设备、养殖水质监测设备、出水水质检测设备和小型气象站；所述安防监控系统包括多个视频监控设备；所述活体监控系统包括高清摄像设备；所述执行系统包括增氧设备、紫外线消毒设备、臭氧消毒设备、微滤设备、固液分离设备、调温设备、自动抓取设备、自动施药设备和自动投喂设备。
2.根据权利要求1所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述水体循环系统包括设置在河道上游一侧的一级沉淀池、生物净化池、消毒杀菌池、活化培藻池、养殖蓄水池及养殖设备，所述一级沉淀池的出水口连通于生物净化池的入水口，所述生物净化池的出水口连通于毒杀菌池的入水口。
3.根据权利要求2所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述消毒杀菌池的出水口连通于活化培藻池的入水口，所述活化培藻池的出水口连通于养殖蓄水池的入水口，所述养殖蓄水池的出水口连通于增氧设备的入水口。
4.根据权利要求3所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述增氧设备的出水口连通于紫外线消毒设备的入水口，所述紫外线消毒设备的出水口连通于养殖设备的入水口。
5.根据权利要求4所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述养殖设备的侧壁上部一体成型有面排水口，面排水口连通于固液分离设备的入水口，所述养殖设备的侧壁底部一体成型有底排水口，底排水口连通于集污池的入水口，所述集污池的出水口连通于固液分离设备的入水口。
6.根据权利要求5所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述水体循环系统还包括生物发酵池，所述固液分离设备的固体出口连通于生物发酵池的入口，所述固液分离设备的出水口连通于微滤设备的入水口。
7.根据权利要求6所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述微滤设备的出水口连通于臭氧消毒设备的入水口和流向河道的排水口，所述臭氧消毒设备的出水口连通于一级沉淀池的入水口。
8.根据权利要求7所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述入水水质监测设备设置于一级发酵池的入水口处，所述养殖水质监测设备设置于养殖设备处，所述出水水质监测设备设置于微滤设备的出水口处，所述高清摄像设备安装于养殖设备的正上方。
9.根据权利要求8所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述自动投喂设备安装于养殖设备上，所述自动抓取设备包括无人机和安装于无人机上的自动抓取机械爪。
10.根据权利要求9所述的基于5G的中华鳖智慧水产养殖系统，其特征在于，所述监测中控系统包括人机交互界面和人体工学输入设备，所述监测中控系统与云智能监控中心之间建立数据连接。
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2022
- 2022-03-28 CN CN202210311546.3A patent/CN114651784A/zh active Pending
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