智能水产养殖管理系统中的物联网关键技术研究

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　　摘 要：随着5G技术的推进，接入网络的设备将越来越多，5G能为物联网的规模化发展提供更好的支撑，物联网技术及其应用将会深入到人们生活的各个方面。在传统的农业领域尤其是养殖业，养殖人员通常靠自己的经验来判断水库里的水质环境，需要随时防范安全事故的发生，一旦判断错误，将会造成较大的损失。在农业方面，物联网的感知层可以解决水产养殖中的水温、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的监测，也可用于动态图像视频的监控。这为水产养殖提供了科学的管理依据，大大减轻传统养殖的负担，使水产养殖精细化、科学化、智能化。
　　关键词：物联网;水产养殖;视频监控;水质检测;动态图像;智能管理
　　中图分类号：TP212.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）02-00-02
　　0 引 言
　　随着人们经济水平的不断增长，水产食物的需求量也日益增加，水产养殖的用户也越来越多，种类也较丰富。随着消费市场的增长，养殖规模在不断扩大，传统的养殖方式所出现的问题越来越多，影响水产养殖的关键参数是水温、光照、溶氧量、氨氮量、硫化物、亚硝酸盐、pH值等。这些关键参数靠经验来判断误差非常大，稍有不慎就会导致重大损失。本文通过一套稳定可靠的监控系统可以有效地实时监测相关数据，获取到相关数据并做出合理决断。
　　1 传统水产养殖监控中的问题
　　养殖业对我国居民生活起到重要的作用，我国绝大多数的养殖都是在露天池塘或者水域进行，水里的生物对外界的环境变化较为敏感，抵抗力也较弱。传统的养殖方式一般是根据观察鱼或虾等浮头情况来判断水中是否缺氧，根据水中的混浊度来判断水中的氨氮等多种成份的含量，根据经验判断水中的pH值及水温。一旦经验发生偏差，很容易因为决策失误导致水里的生物遭受灾害，给养殖带来较大的损失。
　　2 物联网技术在监控中的应用
　　目前物联网技术可有效地应用于农业、交通、家居、智慧城市管理、气象等领域，而与人们息息相关的农业更是缺不了物联网技術的使用，在水产养殖中养殖户最关心的指标参数是水温、溶氧量、氨氮量、硫化物以及pH值等。同时还需人员实时坚守在水库和池塘周围，以防止人为的不安全事故发生，因此设计一套符合采集相关数据的物联网监控系统可让水产养殖户、水库管理单位、水利部门减轻负担，采用科学化管理，实时掌握水里的情况，从而给养殖业带来较好的管理和收益。
　　传统的监控系统只用于视频数据或者图像数据的采集，有了物联网技术后各类传感设备的数据采集也变得简单容易并可操作执行。将传感设备和LCD显示屏结合在一起，收集到的传感数据信息都可发送至LCD屏幕上，更加人性化。
　　3 基于物联网技术的水产监控系统设计研究
　　本文设计系统充分使用物联网技术中的传感器收集水中光照、氨氮、硫化物、溶解氧浓度等信息。视频采集可对水上和水下的情况进行录像;分布式画面报警功能可在需要报警提示的地方安装相应的声光报警器;网络功能可将所有收集到的传感信息通过传感器和无线设备上传到手机端;同时短信预警功能可将异常情况通过短信发送到手机上。系统整体设计结构图如图1所示。
　　该系统是一套基于物联网技术的分布式水产养殖远程综合监控管理系统，它将实现现场视频采集、各类传感器收集水中数据、声光报警系统、短信预警通知系统，将多种参数收集并进行计算机处理，在出现异常情况时能及时进行决策处理。比如，当水中pH值偏离时短信报警系统将发出提示，氧气不足时系统发出预警提示，手机端可远程在线实时查看水中或水上的视频画面。具体体现在以下方面。
　　（1）传感数据的精确获取：温度、pH、溶解氧浓度、光照、硫化物、亚硝酸盐等值能实现精确获取。当某一项指标超过规定的阈值后，相应的报警装置发出报警预警信号。尤其在季节变化对水质产生较大影响的时候，通过该装置可有效判断并作出预警。
　　（2）视频的采集：能实现水面上下的实时画面获取，及时观察水里的鱼虾以及浮游生物的状态，也可防止水域周围安全事故的发生。
　　（3）声光报警系统：有效识别有害有毒气体并发出报警信号。
　　（4）自动增氧系统：设置增氧系统的上下限，当溶氧低于下限时自动启动增氧机，当溶氧高于上限时自动停止增氧机，达到科学化养殖的目的，避免缺氧和盲目增氧，以及因人工判断的失误而造成重大的经济损失。
　　（5）短信发送系统：当系统各模块获取的参数值异常时，短信系统会自动发送预警短信到用户手机端，用户不需要在现场也能收集数据并进行决策处理。
　　基于上述功能，要实现远程监控，在终端还需要无线技术的支持。在本应用中，通过WiFi技术和4G技术的有效结合可为传输提供可靠的通信支持。
　　4 结 语
　　本文依托于物联网技术、电力技术、视频技术、无线技术与计算机控制技术的有效结合，通过信息化手段设计出一套适应于现代水产养殖的综合监控管理系统。该系统可通过物联网的感知层解决水产养殖中的水温、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的监测，也可用于动态图像视频的监控。这为水产养殖提供了科学的管理依据，大大减轻传统养殖的负担，使水产养殖精细化、科学化、智能化，有效地应用于养殖户以及水域保护单位。
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