CN115348250A - 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 - Google Patents
一种基于物联网的深海渔业养殖系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115348250A CN115348250A CN202210890927.1A CN202210890927A CN115348250A CN 115348250 A CN115348250 A CN 115348250A CN 202210890927 A CN202210890927 A CN 202210890927A CN 115348250 A CN115348250 A CN 115348250A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monitoring
- internet
- things
- deep sea
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009395 breeding Methods 0.000 title abstract description 21
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 title abstract description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 82
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims abstract description 31
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000013079 data visualisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 claims description 25
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 claims description 25
- 230000006855 networking Effects 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 5
- 238000005276 aerator Methods 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 2
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 240000007651 Rubus glaucus Species 0.000 description 3
- 235000011034 Rubus glaucus Nutrition 0.000 description 3
- 235000009122 Rubus idaeus Nutrition 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 241001137251 Corvidae Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 235000015108 pies Nutrition 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
- H04L67/025—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
- H04L67/01—Protocols
- H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于物联网的深海渔业养殖系统，其包括：多个监控节点，每个监控节点均包括多个数据采集设备、多个监控管理设备以及一主控模块，所述主控模块中设有下位机，数据采集设备用于采集节点所在水域的环境数据；LoRaMesh自组网，基于多个监控节点进行部署，包括LoRa节点和LoRa网关；网络控制设备，通过LoRaMesh自组网与多个监控节点连接，网络控制设备设有NB‑IoT5无线通讯模块；以及监控平台，与网络控制设备中的NB‑IoT5无线通讯模块通讯连接，用于进行数据分析/存储、数据可视化处理、环境数据报警以及对监控节点进行远程控制。
Description
技术领域
本发明涉及渔业领域和物联网领域，具体而言，涉及一种基于物联网的深海渔业养殖系统。
背景技术
保护海洋环境，实施智慧农业工程和“互联网+”现代农业行动。然而我国的渔业生态养殖系统还不够成熟，关键技术的研究上还有较大提升空间，目前在市面上的深海渔业养殖模式存在缺乏监控实时性、管理手段单一、测量环境参量成本过高等问题，无法实现深海渔业养殖的高效率。例如养殖水质监控、终端感知层的数据采集和数据处理、远程视频传输的应用都是生态渔业发展中十分重要的环节；感知层的信息融合、信息处理技术的集成、物联网技术与集约化养殖的结合也是重点攻克的环节，都还需在理论研究和设备研发方面加强攻关。
现有的水质监测系统主要分为采用GSM蜂窝网络或GPRS的远程水质监控系统，以及采用ZigBee或WiFi的近距离水质监控系统。其中，采用GSM 蜂窝网络或GPRS的远程水质监控系统的技术逐渐被淘汰，存在节点能耗高等缺点；采用ZigBee或WiFi的近距离水质监控系统虽然成本低，但对于海产品养殖需要远程监控。因此，亟需一种新的海洋渔业分布式水质远程监控系统。
经过以上分析，现有技术中需要解决的技术问题如下：
(1)海产品养殖涉及深海环境，如何实现深海环境监测，是非常关键的问题。
(2)现有的水产养殖监控系统中，采用GSM蜂窝网络和GPRS的水质监控系统虽然可以实现远程监控功能，但是存在成本和能耗高、技术淘汰而无法满足大量数据传输等问题。
(3)现有的水产养殖监控系统中，采用ZigBee或WiFi的近距离水质监控系统存在通信距离短且抗干扰能力低等问题。
发明内容
本发明提供一种基于物联网的深海渔业养殖系统，用以解决上述现有技术存在的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于物联网的深海渔业养殖系统，其包括：
多个监控节点，每个监控节点均包括多个数据采集设备、多个监控管理设备以及一主控模块，所述主控模块中设有下位机，数据采集设备用于采集节点所在水域的环境数据；
LoRaMesh自组网，基于多个监控节点进行部署，包括LoRa节点和LoRa 网关；
网络控制设备，通过LoRaMesh自组网与多个监控节点连接，网络控制设备设有NB-IoT5无线通讯模块；以及
监控平台，与网络控制设备中的NB-IoT5无线通讯模块通讯连接，用于进行数据分析/存储、数据可视化处理、环境数据报警以及对监控节点进行远程控制。
在本发明的一实施例中，基于物联网的深海渔业养殖系统还包括远程控制终端，所述远程控制终端为计算机或手持设备，所述远程控制终端中设有上位机并与所述NB-IoT5无线通讯模块连接。
在本发明的一实施例中，所述LoRaMesh自组网采用混合网络拓扑结构构建一星型组网，其中的LoRa网关位于星型组网的中心。
在本发明的一实施例中，数据采集设备包括以下一种或多种：用于测量氧气溶解量的溶氧传感器、用于测量水下压强的水压传感器、用于测量水域温度数据的温度传感器、用于检测水质PH值的水质PH传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器、用于检测水域浑浊度的浊度传感器、用于检测水域电导率的电导率传感器以及用于测量光照度的光照度传感器。
在本发明的一实施例中，所述监控管理设备包括增氧机、水泵和投饵机。
在本发明的一实施例中，所述监控平台设置在云服务器上或物联网云平台上，所述监控平台上部署有上位机小程序和网页交互端。
在本发明的一实施例中，所述LoRaMesh自组网通过设置于监控节点中的海下电力载波模块以及设置于网络控制设备中的海上电力载波模块进行通讯。
在本发明的一实施例中，所述监控节点还包括电源管理模块。
在本发明的一实施例中，多个监控管理设备与主控单元之间连接有多路继电器，所述下位机接收到控制信号后控制多路继电器工作。
在本发明的一实施例中，
所述主控模块中设有一主控单元，所述主控单元为STM32L433CBT6，
所述NB-IoT5无线通讯模块为TinkerNode NB-IoT物联网开发板。
本发明提供的基于物联网的深海渔业养殖系统基于物联网技术实现了深海渔业养殖系统的智能化、自动化、精准化管理，具有以下优点：
(1)稳定性高、维护方便、成本低，数据采集全面，数据传输稳定、高效，远程控制终端的入网通用性好，能够安装在国内大多数相对偏远的海洋水产养殖现场；
(2)监控节点可对水产养殖全周期进行监控。用户可通过手机APP、网页等多种方式，远程控制增氧、调控水质、喂料、水质净化等操作，及时获知预警信息，减少现场人工劳动强度；
(3)上位机解析完整，异常监控报警准确迅速，水产养殖全程可视化，控制系统响应及时；
(4)达到了水资源循环利用效率提高以及节能降耗的效果，劳动难度、劳动强度和养殖风险大大降低，提高了深海鱼类养殖的产量和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的基于物联网的深海渔业养殖系统的示意图；
图2为本发明一实施例的基于物联网的深海渔业养殖系统的分层示意图；
图3为本发明一实施例中多路继电器的连接示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
目前在市面上的深海渔业养殖模式存在着缺乏监控实时性、管理手段单一、测量环境参量成本过高等问题，无法实现深海渔业养殖的高效率。
图1为本发明一实施例的基于物联网的深海渔业养殖系统的示意图，如图1所示，本发明提供的基于物联网的深海渔业养殖系统，其包括：
多个监控节点，每个监控节点均包括多个数据采集设备、多个监控管理设备以及一主控模块，主控模块中设有下位机，数据采集设备用于采集节点所在水域的环境数据，监控节点于本系统中的设置数量、位置等需要视实际监控需要而定，本发明不对其进行限制；
LoRaMesh自组网，基于多个监控节点进行部署，包括LoRa节点和LoRa 网关，此处，LoRaMesh自组网基于多个监控节点进行部署的含义为， LoRaMesh自组网中LoRa节点和LoRa网关的个数、位置、相互之间的距离等需需要考虑监控节点的设置情况而定，必要时考虑其他因素，以保证信号传输质量和效率；
网络控制设备，通过LoRaMesh自组网与多个监控节点连接，网络控制设备设有NB-IoT5无线通讯模块；以及
监控平台，与网络控制设备中的NB-IoT5无线通讯模块通讯连接，用于进行数据分析/存储、数据可视化处理、环境数据报警以及对监控节点进行远程控制。
在本实施例中，基于物联网的深海渔业养殖系统还包括远程控制终端，远程控制终端为计算机或手持设备，远程控制终端中设有上位机并与 NB-IoT5无线通讯模块连接。
如图1所示，数据采集设备例如包括以下一种或多种：用于测量氧气溶解量的溶氧传感器、用于测量水下压强的水压传感器、用于测量水域温度数据的温度传感器、用于检测水质PH值的水质PH传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器、用于检测水域浑浊度的浊度传感器、用于检测水域电导率的电导率传感器以及用于测量光照度的光照度传感器。监控管理设备例如包括增氧机、水泵和投饵机。数据采集设备分别采集与各自功能相对应的环境参数，以此判断养殖区域水质是否达标。当环境参数超过了预设阈值的正常范围时，上位机会发出警告，并发送指令至下位机执行相应操作。
数据采集设备和监控管理设备实现了实时观测水产品的进食情况、饵料剩余以及水质环境变化状况。
为了使测得的水产养殖水质参数更准确，根据国标《渔业水质标准》(标准号GB11607－89)，比较了同类传感器的多种型号，本实施例使用以下传感器：DS18B20温度传感器、TSW-30浑浊度传感器、模拟pH计ph传感器、 RMD-ISCC205溶解氧传感器、HXDZ-YXGZ01光照度传感器。与国内同类传感器相比，以上型号传感器可靠性强，稳定性和重复性利用率高。
本实施例中，主控模块中设有一主控单元，主控单元为 STM32L433CBT6，用于搭载各传感器进行水质数据采集和存储，并运行系统程序，执行各模块任务，主控单元还承担上位机指令的解析，采用树莓派4b 作为主控单元，其可运行Linux操作系统，性价比高，运算能力强，符合本发明的需求。主控模块以Arduino 2560为控制核心，下位机部署于树莓派中，下位机负责完成水质参数的采集、处理、上传及控制监控管理设备中各种执行机构的启停。监控节点采集的数据包括数据采集设备采集到的数据及监控管理设备中各种执行机构的状态，这些数据通过LoRaMesh自组网上传至网络控制设备，由网络控制设备进一步通过NB-IoT5无线通讯模块上传至监控平台。
上位机是系统的数据枢纽，其有机地串联起了系统的所有组成部分。作为一个中控平台，上位机将完成参数设置、数据通信、判断、存储、实时显示以及指令生成等任务。上位机服务器使用多路复用机制下位机建立通信，可同时接收并连接来自多个不同客户端设备的请求，实时接收来自客户端发送的数据，并存于数据库中。
LoRaMesh自组网采用混合网络拓扑结构构建一星型组网，其中的LoRa 网关位于星型组网的中心。LoRaMesh自组网实现了本地组网，并将所有监控节点采集的数据进行汇总打包，将各个传感器采集到的数据以及下位机的工作状态传输至网络控制设备。相比于传统LoRaWAN组网方式，LoRaMesh 采用混合网络拓扑结构，节点支持掉线重连，多种智能重连机制保证网络的稳定性，具有以下优点：(1)节点掉线后，自动重连，(2)节点与中继节点断连后，自动寻找其他中继节点重连，(3)节点与网关断连后，自动寻找中继节点重连。LoRaMesh云端支持数据实时监控、后台数据计算和警告反馈，更贴合渔业养殖领域使用的后台数据管理平台，以实现丰富的功能。
LoRa主要在ISM频段运行(即非授权频段)，包括433、868、915MHz 等。LoRa网络构架由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器四部分组成，应用数据可双向传输。而LoRa工作于未授权的ISM频道，本发明使用 LoRa模块及LoRa网关来自行组网，无需依赖移动运营商网络的基站信号覆盖，也无需支付给运营商们网络流量使用费。在覆盖信号方面，LoRa<11km 的覆盖范围足够满足需求。
为应对监控节点通信能力受限、海域跨度大、信号传输距离远、水产养殖池塘远离居民区网络还未达到全面普及等问题，本实施例选择NB-IoT5无线通讯模块作为下位机与上位机通信的方案并选用LoRaMesh自组网， LoRaMesh自组网通过设置于监控节点中的海下电力载波模块以及设置于网络控制设备中的海上电力载波模块进行通讯，海上/海下电力载波模块使用武汉润海博瑞智能科技的200M宽带电力载波模块，进行11.1V电压供电，最长传输距离300米。海下电力载波模块、海上电力载波模块之间使用零浮力线缆通信，具有低延时，线缆轻便等优点。
窄带物联网(Narrow BandInternet of Things，NB-IoT)是物联网领域一个新兴的技术，主要用于低移动性、小数据量、对时延不敏感的连接服务，其支持低功耗设备在网络中的数据传输，因此也是一种低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)通信技术。相对于被逐渐淘汰的2G通信，NB-IoT具有三大优势：
(1)大连接：海量链接的能力，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50～100倍的接入数。一个扇区能够支持，10万个连接，设备成本与功耗有效降低，网络架构得到优化。
(2)广覆盖：在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益提升了20dB，相当于提升了100倍的覆盖面积。
(3)低功耗：NB-IoT借助PSM(Power Saving Mode，节电模式)和eDRX (ExtendedDiscontinuous Reception，超长非连续接收)可实现更长待机。
本实施例中，NB-IoT5无线通讯模块选用上海智位机器人股份有限公司的TinkerNode NB-IoT物联网开发板，其具有以下特点：NB-IoT全网通、GPS/ 北斗双星精确定位、全方位电源管理、太阳能供电、WiFi+蓝牙4.0二合一 EPS32主控、微型U盘等六大特色功能，全方位覆盖物联网项目中的各类需要。
监控平台设置在云服务器上或物联网云平台上，监控平台上部署有上位机小程序和网页交互端，方便用户通过各种方式进行实时管理，提高管理效率。
上位机是系统的数据枢纽，其有机地串联起了系统的所有组成部分。作为一个中控平台，上位机将完成参数设置、数据通信、判断、存储、实时显示以及指令生成等任务。本发明中的上位机处理设置在远程控制终端，监控平台上部署的上位机小程序和网页交互端也可以作为上位机，上位机服务器使用多路复用机制下位机建立通信，可同时接收并连接来自多个不同客户端设备的请求，实时接收来自客户端发送的数据，并存于数据库中。
如图3所示，监控节点还包括电源管理模块，系统供电电路系统的稳定运行需要安全稳定的电源，本系统需要的电源电压为+3.3V、+5.0V、+12.0V 和交流220V。根据系统的设计需求，采用220V市电供电，利用开关电源提供+5V供电，电源管理模块中的LM2596稳压电源模块为系统提供+3.3V 电压，电源管理模块中的XL6009升压模块可将+5V升至+12.0V电压。增氧机、水泵和投饵机三种电气设备均为220V供电，由继电器控制开关，当收到上位机发送的指令，下位机控制相应电气设备开关。
如图3所示，多个监控管理设备与主控单元之间连接有多路继电器，所述下位机接收到控制信号后控制多路继电器工作。
NB-IoT5无线通讯模块为TinkerNode NB-IoT物联网开发板，内部集成有 NB-IoT全网通、GPS/北斗双星精确定位、全方位电源管理、太阳能供电等功能，全方位覆盖养殖系统中的各类需要。
LoRaMesh自组网构选择简洁的星形组网方式，LoRa网关无需依赖运营商便可以自行搭建，在养殖渔场中布置一个LoRa网关，LoRa网关在LoRa 星形组网中处于核心位置，是数据终端和服务器之间的一个信息交互桥梁。网关与云服务器间通过标准IP进行连接，同时也支持节点接入控制、节点上传数据包的解析、上下行资源分配调度、用户数据加密传输、软件远程升级等功能
上位机作为数据枢纽，其有机地串联起了系统的所有组成部分。作为一个中控平台，它将完成参数设置、数据通信、判断、存储、实时显示以及指令生成等任务。并使用多路复用机制小型气象站系统建立通信，可同时接收并连接来自多个不同客户端设备的请求，实时接收来自客户端发送的数据，并将数据存储于数据库中。
采用Arduino单片机作为数据采集控制单元的主控板上，连接多个传感器进行数据采集，Arduino 2560为控制核心,将采集的数据传输给主控单元。系统采用树莓派4b作为主控单元，其具有较高的数据处理能力与较快的运行速度，并能承担上位机指令的解析，运行Linux操作系统。Arduino Mega2560 上USB口附近有一个可重置的保险丝，对电路起到保护作用。当电流超过 500mA是会断开USB连接，保护用电安全。同时，其提供了自动复位设计，可以通过主机复位。这样通过Arduino软件下在程序到Mega2560中软件可以自动复位，不需要在复位按钮，使用更加便捷。
对于传感器从寄存器中读取实时数据以及对于水质的参数的各种调控，可通过数据服务器对相应的指令进行编码、压缩后再放大，服务端数据接收存储子系统负责循环，然后将数据发送给上位机，在发送数据时，通过协议确定数据包的格式。
阿里云物联网平台支持海量设备连接上云，设备与云端通过IoT Hub进行稳定可靠地双向通信。提供设备端SDK、驱动、软件包等帮助不同设备、网关轻松接入阿里云。还可以通过蜂窝(2G/3G/4G/5G)、NB-IoT、LoRaWAN、 Wi-Fi等不同网络设备接入方案，解决异构网络设备接入管理痛点。提供 MQTT、CoAP、HTTP/S等多种协议的设备端SDK，既满足长连接的实时性需求，也满足短连接的低功耗需求。并开源多种平台设备端代码，提供跨平台移植指导，赋能企业基于多种平台做设备接入。
本发明提供的基于物联网的深海渔业养殖系统是集云计算、水域环境检测以及无线网络等技术于一体的智能化渔业养殖系统，实现了深海渔业养殖的科学化管理，不仅能够对养殖生产过程中的水体温度、pH、盐度、溶解氧和氨氮含量等水质指标实时监控与处理，还能够通过上位机、下位机、小程序三者配合对渔业进行全方位、自动化、智能化、移动式管控，实现深海养殖基地全天24h的监控与管理。从平台化管理的角度来看，本发明提供的基于物联网的深海渔业养殖系统整体包括采集层，数据层、逻辑层、应用层和应用终端，如图2所示为本发明一实施例的基于物联网的深海渔业养殖系统的分层示意图，其以分层的方式呈现出每层包含的内容。采集层：主要负责采集水域的环境数据，数据层：负责下机位和客户端数据交换传递；逻辑层：按照设计的通信协议，形成局部网络与广域网络；应用层和应用终端：将存储于数据库中的数据得以调用，负责实现人机交互，用户可以查看现场数据参数、设置阈值报警、设备远程监控等活动。
本发明提供的基于物联网的深海渔业养殖系统基于物联网技术实现了深海渔业养殖系统的智能化、自动化、精准化管理，具有以下优点：
(1)稳定性高、维护方便、成本低，数据采集全面，数据传输稳定、高效，远程控制终端的入网通用性好，能够安装在国内大多数相对偏远的海洋水产养殖现场；
(2)监控节点可对水产养殖全周期进行监控。用户可通过手机APP、网页等多种方式，远程控制增氧、调控水质、喂料、水质净化等操作，及时获知预警信息，减少现场人工劳动强度；
(3)上位机解析完整，异常监控报警准确迅速，水产养殖全程可视化，控制系统响应及时；
(4)达到了水资源循环利用效率提高以及节能降耗的效果，劳动难度、劳动强度和养殖风险大大降低，提高了深海鱼类养殖的产量和质量。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，包括：
多个监控节点，每个监控节点均包括多个数据采集设备、多个监控管理设备以及一主控模块，所述主控模块中设有下位机，数据采集设备用于采集节点所在水域的环境数据；
LoRaMesh自组网，基于多个监控节点进行部署，包括LoRa节点和LoRa网关；
网络控制设备，通过LoRaMesh自组网与多个监控节点连接，网络控制设备设有NB-IoT5无线通讯模块；以及
监控平台，与网络控制设备中的NB-IoT5无线通讯模块通讯连接，用于进行数据分析/存储、数据可视化处理、环境数据报警以及对监控节点进行远程控制。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，还包括远程控制终端，所述远程控制终端为计算机或手持设备，所述远程控制终端中设有上位机并与所述NB-IoT5无线通讯模块连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，所述LoRaMesh自组网采用混合网络拓扑结构构建一星型组网，其中的LoRa网关位于星型组网的中心。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，数据采集设备包括以下一种或多种：用于测量氧气溶解量的溶氧传感器、用于测量水下压强的水压传感器、用于测量水域温度数据的温度传感器、用于检测水质PH值的水质PH传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器、用于检测水域浑浊度的浊度传感器、用于检测水域电导率的电导率传感器以及用于测量光照度的光照度传感器。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，所述监控管理设备包括增氧机、水泵和投饵机。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，所述监控平台设置在云服务器上或物联网云平台上，所述监控平台上部署有上位机小程序和网页交互端。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，所述LoRaMesh自组网通过设置于监控节点中的海下电力载波模块以及设置于网络控制设备中的海上电力载波模块进行通讯。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，所述监控节点还包括电源管理模块。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，多个监控管理设备与主控单元之间连接有多路继电器，所述下位机接收到控制信号后控制多路继电器工作。
10.根据权利要求1所述的基于物联网的深海渔业养殖系统，其特征在于，
所述主控模块中设有一主控单元，所述主控单元为STM32L433CBT6，
所述NB-IoT5无线通讯模块为TinkerNode NB-IoT物联网开发板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210890927.1A CN115348250A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210890927.1A CN115348250A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115348250A true CN115348250A (zh) | 2022-11-15 |
Family
ID=83949235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210890927.1A Pending CN115348250A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115348250A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116125021A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-05-16 | 海南大学 | 一种bds下基于海龟的海洋信息感知系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204045001U (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-24 | 青岛罗博飞海洋技术有限公司 | 一种基于物联网的水下环境远程监控系统 |
| CN107132329A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-05 | 福建强闽信息科技有限公司 | 一种LoRaWAN多参数水质在线监测系统及方法 |
| CN107948313A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 南京禄辉物联科技有限公司 | 智能化水产养殖管理系统 |
| CN108918806A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-30 | 海南大学 | 一种基于rov的水下环境监测系统 |
| CN208255062U (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-18 | 海南大学 | 一种水下移动式水质监测系统 |
| KR20210083829A (ko) * | 2019-12-27 | 2021-07-07 | 주식회사 씨뱅크 | ＩｏＴ 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법 |
-
2022
- 2022-07-27 CN CN202210890927.1A patent/CN115348250A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204045001U (zh) * | 2014-09-01 | 2014-12-24 | 青岛罗博飞海洋技术有限公司 | 一种基于物联网的水下环境远程监控系统 |
| CN107132329A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-05 | 福建强闽信息科技有限公司 | 一种LoRaWAN多参数水质在线监测系统及方法 |
| CN107948313A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-20 | 南京禄辉物联科技有限公司 | 智能化水产养殖管理系统 |
| CN108918806A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-30 | 海南大学 | 一种基于rov的水下环境监测系统 |
| CN208255062U (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-18 | 海南大学 | 一种水下移动式水质监测系统 |
| KR20210083829A (ko) * | 2019-12-27 | 2021-07-07 | 주식회사 씨뱅크 | ＩｏＴ 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116125021A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-05-16 | 海南大学 | 一种bds下基于海龟的海洋信息感知系统 |
| CN116125021B (zh) * | 2022-12-28 | 2023-10-31 | 海南大学 | 一种bds下基于海龟的海洋信息感知系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101261261B (zh) | 基于ZigBee无线技术的水环境监测系统 | |
| CN111427286A (zh) | 一种基于5g通信的智能远程电能监控系统及监控方法 | |
| CN203416688U (zh) | 基于ZigBee传输技术的果园滴灌自动控制设备 | |
| CN203894660U (zh) | 一种基于物联网技术的水产养殖自动增氧系统 | |
| Gautam et al. | Innovative GSM bluetooth based remote controlled embedded system for irrigation | |
| CN102098805A (zh) | 多参数模块化分布式养殖水环境无线监测系统及方法 | |
| CN103034213A (zh) | 一种远程监控系统 | |
| CN106907514A (zh) | 一种智能水阀及基于智能水阀的系统 | |
| CN204313879U (zh) | 水产养殖水质监测系统 | |
| CN201212888Y (zh) | 一种水环境监测节点 | |
| CN202818381U (zh) | 一种基于无线传感网络和云计算的农业喷滴灌系统 | |
| CN201173928Y (zh) | 一种水环境监测装置 | |
| CN109324165A (zh) | 水质在线监测装置及系统 | |
| CN201527712U (zh) | 基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统 | |
| CN115348250A (zh) | 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 | |
| CN202443570U (zh) | 用于水产养殖的监控装置 | |
| CN210271209U (zh) | 一种基于LoRa无线通信的阀门控制系统 | |
| CN205422826U (zh) | 基于ZigBee无线网络的煤矿安全监测系统 | |
| CN202304890U (zh) | 一种新型海洋养殖网箱的无线远程环境监测系统 | |
| CN204924358U (zh) | 一种基于gprs通信和互联网的水库防洪监测系统 | |
| CN201611343U (zh) | 一种基于wsn的海参养殖水质监测系统 | |
| CN204270483U (zh) | 一种集约化兔场无线传感器网络监测系统 | |
| CN103297509A (zh) | 基于太阳能无线传感节点的监测系统 | |
| Shang et al. | Greenhouse wireless monitoring system based on the zigbee | |
| CN206311934U (zh) | 一种基于Zigbee和GPRS的水产养殖在线监控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |