物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用探討

【摘要】在“十三五”規(guī)劃中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧海洋的內(nèi)容被提出，且在規(guī)劃綱要內(nèi)容中指出，國家大數(shù)據(jù)的實施過程應(yīng)具備建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)平臺?；诖耍恼聦⑽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)作為重點研究對象，闡述其在海水養(yǎng)殖中的具體應(yīng)用，希望有所幫助。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；海水養(yǎng)殖；研究；應(yīng)用；探討

積極構(gòu)建科學(xué)合理的智慧海洋系統(tǒng)架構(gòu)，能夠為智慧海洋工程項目提供高質(zhì)量的海水養(yǎng)殖服務(wù)。在新時期背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展取得理想的發(fā)展成績，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了必要的保障。由此可見，深入研究并分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在海水養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。

一、海水養(yǎng)殖系統(tǒng)架構(gòu)概述

為在短時間內(nèi)達到遠端數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的目標(biāo)，需要結(jié)合系統(tǒng)的實際需求對系統(tǒng)架構(gòu)進行合理地控制。在海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，主要的組成部分就是服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、手機展示端、PC展示端以及具備GPRS功能的采集節(jié)點。此系統(tǒng)主要以ocketS通信為主要的通信方式，而在識別數(shù)據(jù)采集節(jié)點方面，應(yīng)借助設(shè)備編號來實現(xiàn)區(qū)分目標(biāo)。在展示端方面，選擇使用了定時更新數(shù)據(jù)與請求更新的模式，在服務(wù)器端引入預(yù)警實時提示的功能，在SC模式的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)。通過對海水養(yǎng)殖系統(tǒng)的構(gòu)建，并以此為平臺，將其應(yīng)用在海水養(yǎng)殖過程中，能夠充分發(fā)揮平臺的作用與價值。

二、海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與控制節(jié)點

綜合考慮成本與實用性，數(shù)據(jù)采集和控制節(jié)點可以運用型號為STM32的單片機，設(shè)計出兩路電壓輸入與兩路電流輸入。該節(jié)點位置的通信模塊型號是ASIM900，在通訊模式方面將GPRS引入其中，能夠有效地覆蓋近海海域信號。在節(jié)點和服務(wù)器相互連接的時候，要將規(guī)定編號發(fā)送，且發(fā)送的格式是“1111+ID”。其中，ID編號是在STM32芯片的96為設(shè)備ID號當(dāng)中讀取出來的，而1111則代表的是數(shù)據(jù)采集的節(jié)點。如果數(shù)據(jù)采集已經(jīng)超出了標(biāo)準(zhǔn)要求，則要借助繼電器的控制制定控制策略，并向特定手機當(dāng)中發(fā)送短信，以達到預(yù)警信息發(fā)布的目的。綜合考慮實際的需求，可以對休眠模式加以選擇使用，并對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行定時地采集，盡量實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制節(jié)點能耗降低的目標(biāo)。

三、海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的服務(wù)器

服務(wù)器的主要功能就是數(shù)據(jù)匯集，而在設(shè)計與實現(xiàn)方面，最基本的性能就是數(shù)據(jù)通信、存儲與處理等。通過對ocketS通信方式以及C#編程語言等的運營，使得服務(wù)器端能夠有效地監(jiān)聽指定端口。在監(jiān)聽過程中，一旦與客戶端構(gòu)建了連接，即可在特定集合當(dāng)中保存客戶端的IP地址與端口號，在對客戶端發(fā)送首條信息前四位進行判斷的基礎(chǔ)上，為采集控制節(jié)點與展示節(jié)點加以區(qū)分。如果實際所接收的信息前四位是1111，就可以判斷成采集控制節(jié)點。此時，要求ID號和IP地址、端口號有效地綁定，并在數(shù)據(jù)庫中保存。如果所接收的信息前四位是2222，那么連接用戶則是展示端，結(jié)合后續(xù)請求指令返回數(shù)據(jù)信息。在此基礎(chǔ)上，服務(wù)器端就會結(jié)合所接收的數(shù)據(jù)實施信號調(diào)理工作，以保證采集節(jié)點數(shù)據(jù)和實際數(shù)值更加貼近。另外，數(shù)據(jù)預(yù)警機制的作用也不容小覷，應(yīng)結(jié)合各個預(yù)警參數(shù)數(shù)值做出分析與判斷。如果超過了既定的范圍，必須要及時采取必要的措施，向展示端發(fā)送相關(guān)性的信息內(nèi)容，以保證環(huán)境監(jiān)測預(yù)警作用的充分發(fā)揮。

四、海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的展示端

在海水養(yǎng)殖系統(tǒng)當(dāng)中，展示端可以細化成兩個不同的部分，即PC展示端與移動展示端。在PC展示端中，C#編程模式的應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位，但是在移動終端中，droidA編程模式是主要模式。需要注意的是，只有在設(shè)備與編程語言展示方面，展示端才會存在明顯的差異，具體的通信協(xié)議是相同的。在通信方式中，仍沿用了ocketS編程。在系統(tǒng)和服務(wù)器端首次連接的情況下，要求向其發(fā)送2222，進而當(dāng)做展示端的身份驗證。針對服務(wù)器的數(shù)據(jù)更新問題，即可將更新的數(shù)據(jù)向展示端發(fā)送。在展示端方面，要求基本功能要包括含氧量、數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點繼電器控制、溫度、預(yù)警顯示與偏、pH數(shù)值等。在實踐過程中，結(jié)合服務(wù)器端的請求指令差異對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行獲取，方便在展示端中真實地展示出來。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)的情況，預(yù)警信號就會從綠色轉(zhuǎn)變成紅色，而在處于正常的狀態(tài)下，還會實現(xiàn)向綠色的自動切換。

五、結(jié)語

綜上所述，海水養(yǎng)殖系統(tǒng)屬于相對成熟與健全的智慧海洋系統(tǒng)解決方案，特別是服務(wù)數(shù)據(jù)處理、終端采集、展示端數(shù)據(jù)展示、預(yù)警和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷鄠€方面都引入了現(xiàn)代化的技術(shù)，為平臺的穩(wěn)定化發(fā)展提供了必要的保障。而在海水養(yǎng)殖當(dāng)中，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，使得人力成本投入明顯減少，并對惡劣條件下的養(yǎng)殖數(shù)據(jù)實時采集以及處理等方面的問題加以解決。在海水養(yǎng)殖系統(tǒng)基礎(chǔ)上，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的平臺也同樣為海洋環(huán)境檢測提供了有價值的參考依據(jù)，且實際的推廣前景較為理想。為此，在后期發(fā)展的過程中，應(yīng)高度重視以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的海水養(yǎng)殖系統(tǒng)作用。

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作者簡介：孫爭榮（1971.11—），男，山西平陸人，本科，中級工程師，研究方向：海水養(yǎng)殖。