CN214954626U - 智能水产养殖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能水产养殖系统，包括：水环境监测单元，设在养殖水域，与综合控制单元通信连接，能将养殖水域的水环境参数信号发送至综合控制单元；自动养殖执行单元，设在养殖水域，与综合控制单元通信连接，能根据综合控制单元的对应控制信号，对养殖水域自动进行投食、清除、增氧和调节水位的操作；综合控制单元，能根据水环境监测单元发送的水环境参数信号和预设的控制参数，向自动养殖执行单元发送投食、清除、增氧和调节水位中的至少一种控制信号；供电单元，分别与水环境监测单元、自动养殖执行单元和综合控制单元的供电端电气连接，为各单元供电。该系统能节省大量劳动力，大幅提升整体的工作效率，使更大规模的养殖成为可能。

Description

智能水产养殖系统

技术领域

本实用新型涉及水产养殖用设备领域，尤其涉及一种智能水产养殖系统。

背景技术

近年来，人们的生活水平正不断提高，对水产品的需求量正逐年上升；我国是传统的渔业生产大国，总产量占世界水产养殖产量的70％以上。

在传统的养殖模式下，水产养殖的密度一般很大；而水体中往往含有丰富的有机物，如清扫不及时则会滋生细菌和病毒，使养殖的水产品极易生病并在养殖水域内快速传播，最终导致减产甚至是绝收。水产养殖过程中，饲喂也是由人工完成，不仅费时费力，投放食量也无法准确计量。显然，基于劳动密集型的传统养殖模式无法满足人们日益增长的对水产品的旺盛需求。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

针对现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种智能水产养殖系统，能解决现有水产养殖中，饲喂通过人工完成，养殖水域清扫不及时，饲喂费时费力，投放食量无法准确计量以及养殖水域的水质无法保证的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种智能水产养殖系统，包括：

水环境监测单元、自动养殖执行单元、综合控制单元和供电单元；其中，

所述水环境监测单元，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元通信连接，能将监测的养殖水域的水环境参数信号发送至所述综合控制单元；

所述自动养殖执行单元，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元通信连接，能根据所述综合控制单元的对应控制信号，对所述养殖水域自动进行投食、清除、增氧和调节水位的对应操作；

所述综合控制单元，能根据所述水环境监测单元发送的水环境参数信号和预设的控制参数，向所述自动养殖执行单元发送投食、清除、增氧和调节水位中的至少一种控制信号；

所述供电单元，分别与所述水环境监测单元、自动养殖执行单元和综合控制单元的供电端电气连接，为各单元供电。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的智能水产养殖系统，其有益效果为：

通过设置分别与综合控制单元通信连接的水环境监测单元和自动养殖执行单元，能自动化监测采集养殖水域的水环境参数，并根据监测采集的水环境参数和预设的控制参数控制自动养殖执行单元，进行投食、清除、增氧、水位调节等操作。该系统能实现不需要人工控制的情况下，自动实现水产养殖的相关操作，保证养殖水域的水质、水量，以及准确投喂，提升水产养殖质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的智能水产养殖系统的构成示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型所提供的智能水产养殖系统进行详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

参见图1，本实用新型实施例提供一种智能水产养殖系统，包括：

水环境监测单元2、自动养殖执行单元3、综合控制单元5和供电单元1；其中，

所述水环境监测单元2，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元5通信连接，能将监测的养殖水域的水环境参数信号发送至所述综合控制单元5；

所述自动养殖执行单元3，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元5通信连接，能根据所述综合控制单元5的对应控制信号，对所述养殖水域自动进行投食、清除、增氧和调节水位的对应操作；

所述综合控制单元5，能根据所述水环境监测单元2发送的水环境参数信号和预设的控制参数，向所述自动养殖执行单元3发送投食、清除、增氧和调节水位中的至少一种控制信号；

所述供电单元1，分别与所述水环境监测单元2、自动养殖执行单元3和综合控制单元5的供电端电气连接，为各单元供电。

上述系统还包括：视频监控单元4和HMI和管理策略单元6；其中，

所述视频监控单元4，用于设置在养殖水域，能对所述养殖水域进行视频监控；通过视频监控单元4可将养殖水域的实时情况通过视频的方式呈现在监视屏上，便于管理员掌握水下的状态。优选的，视频监控单元4由控制主机和视频采集卡连接的多个摄像头(摄像头1至摄像头N)，以及与控制主机连接的监视屏组成。

所述HMI和管理策略单元6，与所述综合控制单元5通信连接，能实时显示并全时域动态监测养殖水域的各项参数，以及通过以太网络与远程监控端进行实时数据交互。

上述的HMI和管理策略单元6采用运行三维力控软件的工控一体机。通过设置该HMI和管理策略单元，能准确记录并实时显示养殖水域的各类参数；系统根据不同季节和不同鱼种设置有多种养殖方案和管理策略，供用户查询参考或直接使用。特别是当某参数超过设定阈值时，进行声光警示的同时，可依据管理策略启动相应的执行单元，在第一时间对问题水域进行处置。用户可对一段时间内的运行参数或故障记录进行条件查询；还可利用力控组态软件的手机推送功能，实现运行状态由远端任意的电脑或手机终端通过B/S方式来实时查看；发生故障时，还可直接向指定的手机号码发送故障类型、故障数值、故障水域等详细的故障提示信息。通过设置该HMI和管理策略单元6不仅能实时显示系统运行状态，还可为用户提供针对性的水产养殖的管理策略和技术支持。

上述系统中，所述水环境监测单元2包括：水温传感器21、水位传感器22、pH值传感器23、盐度传感器24、流速传感器25、溶氧量传感器26、物联网模块27和信号调理电路28；其中，

所述水温传感器21、水位传感器22、pH值传感器23、盐度传感器24、流速传感器25和溶氧量传感器26均通过物联网模块27与所述信号调理电路28通信连接；

所述信号调理电路28与所述综合控制单元5通信连接。

上述的水环境监测单元2中，所述水温传感器21采用GX18B20芯片；

所述水位传感器22采用CYW11通用型投入式液位变送器；

所述pH值传感器23采用DFRobot Gravity Analog pH传感器；

所述盐度传感器24采用NMD-M4传感器；

所述流速传感器25采用LMM-H03传感器；

所述溶氧量传感器26采用InPro6800/120传感器；

所述物联网模块27由CC2530芯片和CC2591芯片组成，与上述各种传感器配合配置，组建基于ZigBee协议栈的网状无线传输网络，将各传感器信号送至信号调理电路，实现对养殖水域水环境参数进行实时测量，全面掌握水质环境的信息，各类传感器可在养殖水域分别放置，实现对养殖水域的水温、水位、pH值、含盐度、水流速、含氧量等水环境参数进行实时测量，全面掌握水质环境的信息。

上述系统中，所述自动养殖执行单元3包括：

自动投食模块31、自动清除模块32、自动增氧模块33和自动水位调节模块34；

自动投食模块31、自动清除模块32、自动增氧模块33和自动水位调节模块34分别与所述综合控制单元5通信连接。通过该自动养殖执行单元，无论是自动投食、自动清除还是自动增氧等执行环节，均由综合控制单元吸合或断开继电器输出电路并操控相应的电磁阀来控制自动投食模块31、自动增氧模块33、自动水位调节模块34来具体实现。

上述自动养殖执行单元3中，所述自动投食模块31由抛洒器和料箱组成，所述抛洒器设置在所述料箱侧面，能向养殖水域内抛洒所述料箱内的物料。

所述自动清除模块32采用两辆自动寻迹的无人驾驶清洁船按设定轨迹对水面垃圾和附着物进行收纳。

上述综合控制单元5包括：MCU主控电路51、按键电路52、继电器输出电路53和以太网通信电路54；其中，

所述按键电路53，与所述MCU主控电路51电气连接，能设置和选择运行策略和保护参数；

所述MCU主控电路51，通过所述继电器输出电路53与所述自动养殖执行单元3电气连接；

所述MCU主控电路51，通过所述以太网通信电路54与所述HMI和管理策略单元6通信连接，能接收所述水环境监测单元2输出的统一的标准信号并进行A/D转换后，通过所述以太网通信电路54发送至所述HMI和管理策略单元6。

上述MCU主控电路51的主控芯片采用STM32F417ZE芯片。

具体的，综合控制单元5采用STM32F417ZE作为主控芯片，片上运行μC/OS-III实时系统作为设备管理系统，使用uIP作为TCP/IP网络协议栈。同时具有键盘操作及显示功能，可以进行本地设置或使用PC机进行远程设置。无线协调器通过串口将采集来的数据上传到嵌入式主设备，主设备也可以将命令下发给无线协调器，无线协调器通过ZigBee无线通信协议将命令发给传感器。主控芯片还可驱动太网通信电路54实现与上位机的数据共享或远程操作。

上述综合控制单元5还包括：声光报警器(图中未示出)，与综合控制单元5的继电器输出电路53电气连接，所述当系统发生故障或养殖水域环境参数异常时，所述继电器输出电路53还可驱动声光报警器进行声光警示，声光报警器可由警示灯和警报器组成。

上述系统中，所述供电单元包括：

太阳能供电装置、市电供电装置、蓄电池供电装置和供电控制装置；其中，

所述太阳能供电装置、市电供电装置和蓄电池供电装置的电力输出端经所述供电控制装置电气连接，

所述供电控制装置的电力输出端，与所述水环境监测单元2、自动养殖执行单元3和综合控制单元5的供电端电气连接，能根据电力值切换控制由所述太阳能供电装置、市电供电装置和蓄电池供电装置中的至少一个装置供电。

通过在供电单元中设置太阳能供电装置，不仅提升供电的便利性，也减少市电能源消耗，节省能源，并配合市电供电装置、蓄电池供电装置，可以根据电力输出情况，切换不同的电源供电，避免系统断电，保证系统正常运转。

本实用新型实施例提供的智能水产养殖系统，使用前，可以先通过按键电路管理策略的选择及进行参数和保护参数的设置，系统运行后，将对养殖水域的水温、水位、PH值、含盐度、水流速、含氧量等水环境参数进行实时测量，全面掌握水质环境的信息。系统可根据管理策略或手动指令进行定时投食、清洁、增氧等操作。自动投食模块在不同水域位置设置有料箱和抛洒器，料箱下面设置有电磁阀。自动水位调节模块包括加水装置、排水装置，加水装置的进水口和排水装置的排水口均设置有电磁阀。自动增氧模块包括空气压缩机、制氧机、臭氧发生装器，臭氧发生器与射流器连接，将臭氧发生器产生的臭氧与水在混合装置中充分混合形成臭氧水；混合装置的排入中也设有电磁阀。所述自动执行装置，均综合控制单元来控制电磁阀来具体实施，实现水产养殖的自动化。

当水域中某参数超过设定阈值时，系统将开启报警装置进行声光警示；同时，可依据管理策略启动相应的执行单元，在第一时间对问题水域进行处置。用户也可查询管理策略中的参考方案，采取手动设置的方式操作执行单元，对问题水域进行更深层次的处置。

用户可对一段时间内的运行参数或故障记录进行条件查询；还可利用力控组态软件的手机推送功能，实现运行状态由远端任意的电脑或手机终端通过B/S方式来实时查看；发生故障时，还可直接向指定的手机号码发送故障类型、故障数值、故障水域等详细的故障提示信息。

本实用新型的智能水产养殖系统是养殖智慧农业应用系统，实现根据水环境参数进行自动投食、清除、增氧、水位调节等操作的同时，基于物联网装置，采用无线传感技术对水质、鱼类生长状况等进行全方位的监测和管理，不仅能节省大量劳动力，大幅提升整体的工作效率，也使用户更大规模的养殖成为可能。本实用新型的系统智能化程度高，易于扩展，生产高效；实用性好，设施完整，功能齐备；靠性强，故障率低，便于维护。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能水产养殖系统，其特征在于，包括：

水环境监测单元(2)、自动养殖执行单元(3)、综合控制单元(5)和供电单元(1)；其中，

所述水环境监测单元(2)，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元(5)通信连接，能将监测的养殖水域的水环境参数信号发送至所述综合控制单元(5)；

所述自动养殖执行单元(3)，用于设置在养殖水域，与所述综合控制单元(5)通信连接，能根据所述综合控制单元(5)的对应控制信号，对所述养殖水域自动进行投食、清除、增氧和调节水位的对应操作；

所述综合控制单元(5)，能根据所述水环境监测单元(2)发送的水环境参数信号和预设的控制参数，向所述自动养殖执行单元(3)发送投食、清除、增氧和调节水位中的至少一种控制信号；

所述供电单元(1)，分别与所述水环境监测单元(2)、自动养殖执行单元(3)和综合控制单元(5)的供电端电气连接，为各单元供电。

2.根据权利要求1所述的智能水产养殖系统，其特征在于，还包括：视频监控单元(4)和HMI和管理策略单元(6)；其中，

所述视频监控单元(4)，用于设置在养殖水域，能对所述养殖水域进行视频监控；

所述HMI和管理策略单元(6)，与所述综合控制单元(5)通信连接，能实时显示并全时域动态监测养殖水域的各项参数，以及通过以太网络与远程监控端进行实时数据交互。

3.根据权利要求1或2所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述水环境监测单元(2)包括：

水温传感器(21)、水位传感器(22)、pH值传感器(23)、盐度传感器(24)、流速传感器(25)、溶氧量传感器(26)、物联网模块(27)和信号调理电路(28)；其中，

所述水温传感器(21)、水位传感器(22)、pH值传感器(23)、盐度传感器(24)、流速传感器(25)和溶氧量传感器(26)均通过物联网模块(27)与所述信号调理电路(28)通信连接；

所述信号调理电路(28)与所述综合控制单元(5)通信连接。

4.根据权利要求3所述的智能水产养殖系统，其特征在于，

所述水温传感器(21)采用GX18B20芯片；

所述水位传感器(22)采用CYW11通用型投入式液位变送器；

所述pH值传感器(23)采用DFRobot Gravity Analog pH传感器；

所述盐度传感器(24)采用NMD-M4传感器；

所述流速传感器(25)采用LMM-H03传感器；

所述溶氧量传感器(26)采用InPro6800/120传感器；

所述物联网模块(27)由CC2530芯片和CC2591芯片组成。

5.根据权利要求1或2所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述自动养殖执行单元(3)包括：

自动投食模块(31)、自动清除模块(32)、自动增氧模块(33)和自动水位调节模块(34)；

自动投食模块(31)、自动清除模块(32)、自动增氧模块(33)和自动水位调节模块(34)分别与所述综合控制单元(5)通信连接。

6.根据权利要求5所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述自动投食模块(31)由抛洒器和料箱组成，所述抛洒器设置在所述料箱侧面，能向养殖水域内抛洒所述料箱内的物料；

所述自动清除模块(32)采用能自动寻迹的无人驾驶清洁船。

7.根据权利要求2所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述综合控制单元(5)包括：MCU主控电路(51)、按键电路(52)、继电器输出电路(53)和以太网通信电路(54)；其中，

所述按键电路(52)，与所述MCU主控电路(51)电气连接，能设置和选择运行策略和保护参数；

所述MCU主控电路(51)，通过所述继电器输出电路(53)与所述自动养殖执行单元(3)电气连接；

所述MCU主控电路(51)，通过所述以太网通信电路(54)与所述HMI和管理策略单元(6)通信连接，能接收所述水环境监测单元(2)输出的统一的标准信号并进行A/D转换后，通过所述以太网通信电路(54)发送至所述HMI和管理策略单元(6)。

8.根据权利要求7所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述MCU主控电路(51)的主控芯片采用STM32F417ZE芯片。

9.根据权利要求1或2所述的智能水产养殖系统，其特征在于，所述供电单元包括：

太阳能供电装置、市电供电装置、蓄电池供电装置和供电控制装置；其中，

所述太阳能供电装置、市电供电装置和蓄电池供电装置的电力输出端经所述供电控制装置电气连接，

所述供电控制装置的电力输出端，与所述水环境监测单元(2)、自动养殖执行单元(3)和综合控制单元(5)的供电端电气连接，能根据电力值切换控制由所述太阳能供电装置、市电供电装置和蓄电池供电装置中的至少一个装置供电。

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