智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術研究

張仁蜜

摘 要：隨著5G技術的推進，接入網(wǎng)絡的設備將越來越多，5G能為物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展提供更好的支撐，物聯(lián)網(wǎng)技術及其應用將會深入到人們生活的各個方面。在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)領域尤其是養(yǎng)殖業(yè)，養(yǎng)殖人員通常靠自己的經(jīng)驗來判斷水庫里的水質環(huán)境，需要隨時防范安全事故的發(fā)生，一旦判斷錯誤，將會造成較大的損失。在農(nóng)業(yè)方面，物聯(lián)網(wǎng)的感知層可以解決水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水溫、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的監(jiān)測，也可用于動態(tài)圖像視頻的監(jiān)控。這為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了科學的管理依據(jù)，大大減輕傳統(tǒng)養(yǎng)殖的負擔，使水產(chǎn)養(yǎng)殖精細化、科學化、智能化。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);水產(chǎn)養(yǎng)殖;視頻監(jiān)控;水質檢測;動態(tài)圖像;智能管理

中圖分類號：TP212.1文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）02-00-02

0 引 言

隨著人們經(jīng)濟水平的不斷增長，水產(chǎn)食物的需求量也日益增加，水產(chǎn)養(yǎng)殖的用戶也越來越多，種類也較豐富。隨著消費市場的增長，養(yǎng)殖規(guī)模在不斷擴大，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式所出現(xiàn)的問題越來越多，影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的關鍵參數(shù)是水溫、光照、溶氧量、氨氮量、硫化物、亞硝酸鹽、pH值等。這些關鍵參數(shù)靠經(jīng)驗來判斷誤差非常大，稍有不慎就會導致重大損失。本文通過一套穩(wěn)定可靠的監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地實時監(jiān)測相關數(shù)據(jù)，獲取到相關數(shù)據(jù)并做出合理決斷。

1 傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控中的問題

養(yǎng)殖業(yè)對我國居民生活起到重要的作用，我國絕大多數(shù)的養(yǎng)殖都是在露天池塘或者水域進行，水里的生物對外界的環(huán)境變化較為敏感，抵抗力也較弱。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式一般是根據(jù)觀察魚或蝦等浮頭情況來判斷水中是否缺氧，根據(jù)水中的混濁度來判斷水中的氨氮等多種成份的含量，根據(jù)經(jīng)驗判斷水中的pH值及水溫。一旦經(jīng)驗發(fā)生偏差，很容易因為決策失誤導致水里的生物遭受災害，給養(yǎng)殖帶來較大的損失。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術在監(jiān)控中的應用

目前物聯(lián)網(wǎng)技術可有效地應用于農(nóng)業(yè)、交通、家居、智慧城市管理、氣象等領域，而與人們息息相關的農(nóng)業(yè)更是缺不了物聯(lián)網(wǎng)技術的使用，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中養(yǎng)殖戶最關心的指標參數(shù)是水溫、溶氧量、氨氮量、硫化物以及pH值等。同時還需人員實時堅守在水庫和池塘周圍，以防止人為的不安全事故發(fā)生，因此設計一套符合采集相關數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可讓水產(chǎn)養(yǎng)殖戶、水庫管理單位、水利部門減輕負擔，采用科學化管理，實時掌握水里的情況，從而給養(yǎng)殖業(yè)帶來較好的管理和收益。

傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)只用于視頻數(shù)據(jù)或者圖像數(shù)據(jù)的采集，有了物聯(lián)網(wǎng)技術后各類傳感設備的數(shù)據(jù)采集也變得簡單容易并可操作執(zhí)行。將傳感設備和LCD顯示屏結合在一起，收集到的傳感數(shù)據(jù)信息都可發(fā)送至LCD屏幕上，更加人性化。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的水產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設計研究

本文設計系統(tǒng)充分使用物聯(lián)網(wǎng)技術中的傳感器收集水中光照、氨氮、硫化物、溶解氧濃度等信息。視頻采集可對水上和水下的情況進行錄像;分布式畫面報警功能可在需要報警提示的地方安裝相應的聲光報警器;網(wǎng)絡功能可將所有收集到的傳感信息通過傳感器和無線設備上傳到手機端;同時短信預警功能可將異常情況通過短信發(fā)送到手機上。系統(tǒng)整體設計結構圖如圖1所示。

該系統(tǒng)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術的分布式水產(chǎn)養(yǎng)殖遠程綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，它將實現(xiàn)現(xiàn)場視頻采集、各類傳感器收集水中數(shù)據(jù)、聲光報警系統(tǒng)、短信預警通知系統(tǒng)，將多種參數(shù)收集并進行計算機處理，在出現(xiàn)異常情況時能及時進行決策處理。比如，當水中pH值偏離時短信報警系統(tǒng)將發(fā)出提示，氧氣不足時系統(tǒng)發(fā)出預警提示，手機端可遠程在線實時查看水中或水上的視頻畫面。具體體現(xiàn)在以下方面。

（1）傳感數(shù)據(jù)的精確獲?。簻囟取H、溶解氧濃度、光照、硫化物、亞硝酸鹽等值能實現(xiàn)精確獲取。當某一項指標超過規(guī)定的閾值后，相應的報警裝置發(fā)出報警預警信號。尤其在季節(jié)變化對水質產(chǎn)生較大影響的時候，通過該裝置可有效判斷并作出預警。

（2）視頻的采集：能實現(xiàn)水面上下的實時畫面獲取，及時觀察水里的魚蝦以及浮游生物的狀態(tài)，也可防止水域周圍安全事故的發(fā)生。

（3）聲光報警系統(tǒng)：有效識別有害有毒氣體并發(fā)出報警信號。

（4）自動增氧系統(tǒng)：設置增氧系統(tǒng)的上下限，當溶氧低于下限時自動啟動增氧機，當溶氧高于上限時自動停止增氧機，達到科學化養(yǎng)殖的目的，避免缺氧和盲目增氧，以及因人工判斷的失誤而造成重大的經(jīng)濟損失。

（5）短信發(fā)送系統(tǒng)：當系統(tǒng)各模塊獲取的參數(shù)值異常時，短信系統(tǒng)會自動發(fā)送預警短信到用戶手機端，用戶不需要在現(xiàn)場也能收集數(shù)據(jù)并進行決策處理。

基于上述功能，要實現(xiàn)遠程監(jiān)控，在終端還需要無線技術的支持。在本應用中，通過WiFi技術和4G技術的有效結合可為傳輸提供可靠的通信支持。

4 結 語

本文依托于物聯(lián)網(wǎng)技術、電力技術、視頻技術、無線技術與計算機控制技術的有效結合，通過信息化手段設計出一套適應于現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過物聯(lián)網(wǎng)的感知層解決水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水溫、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的監(jiān)測，也可用于動態(tài)圖像視頻的監(jiān)控。這為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供了科學的管理依據(jù)，大大減輕傳統(tǒng)養(yǎng)殖的負擔，使水產(chǎn)養(yǎng)殖精細化、科學化、智能化，有效地應用于養(yǎng)殖戶以及水域保護單位。

參 考 文 獻

[1]余曉，張華.物聯(lián)網(wǎng)技術在蔬菜種植業(yè)中的應用[J].軟件導刊，2014（11）：6-7.

[2]李碩明.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的森林資源監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2016，6（5）：11-13.

[3]李慶艷.水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用[J].通信企業(yè)管理，2017（9）：78-79.

[4]吳衛(wèi)祖.基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖氣象災害監(jiān)測與預警模型研究[J].電子技術與軟件，2017（5）：142-144.

[5]尹寶全，曹閃閃，傅澤田，等.水產(chǎn)養(yǎng)殖水質檢測與控制技術研究進展分析[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2018（2）：1-13.

[6]段春建.水質檢測結果質量控制與保證[J].河南科技，2018（35）：143-144.

[7]黃楠.生物傳感器在水質監(jiān)測上的應用進展[J].當代化工研究，2018（11）：10-11.

[8]趙明富，唐平，湯斌，等.主成分分析聯(lián)合Fisher判別在紫外-可見光譜法水質檢測中的應用[J].大氣與環(huán)境光學學報，2018（6）：436-446.

[9]趙明富，唐平，湯斌，等.基于小波變換的壓縮感知理論對水質檢測紫外-可見光譜數(shù)據(jù)的去噪研究[J].光譜學與光譜分析，2018（3）：844-850.

[10]翟麗.控制水質檢驗的過程與水質監(jiān)測質量的途徑[J].中國標準化，2018（2）：150-152.