智能水產養殖管理系統中的物聯網關鍵技術研究

張仁蜜

摘 要：隨著5G技術的推進，接入網絡的設備將越來越多，5G能為物聯網的規模化發展提供更好的支撐，物聯網技術及其應用將會深入到人們生活的各個方面。在傳統的農業領域尤其是養殖業，養殖人員通常靠自己的經驗來判斷水庫里的水質環境，需要隨時防范安全事故的發生，一旦判斷錯誤，將會造成較大的損失。在農業方面，物聯網的感知層可以解決水產養殖中的水溫、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的監測，也可用于動態圖像視頻的監控。這為水產養殖提供了科學的管理依據，大大減輕傳統養殖的負擔，使水產養殖精細化、科學化、智能化。

關鍵詞：物聯網;水產養殖;視頻監控;水質檢測;動態圖像;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

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

1 傳統水產養殖監控中的問題

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

2 物聯網技術在監控中的應用

目前物聯網技術可有效地應用于農業、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業更是缺不了物聯網技術的使用，在水產養殖中養殖戶最關心的指標參數是水溫、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生，因此設計一套符合采集相關數據的物聯網監控系統可讓水產養殖戶、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，從而給養殖業帶來較好的管理和收益。

傳統的監控系統只用于視頻數據或者圖像數據的采集，有了物聯網技術后各類傳感設備的數據采集也變得簡單容易并可操作執行。將傳感設備和LCD顯示屏結合在一起，收集到的傳感數據信息都可發送至LCD屏幕上，更加人性化。

3 基于物聯網技術的水產監控系統設計研究

本文設計系統充分使用物聯網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送到手機上。系統整體設計結構圖如圖1所示。

該系統是一套基于物聯網技術的分布式水產養殖遠程綜合監控管理系統，它將實現現場視頻采集、各類傳感器收集水中數據、聲光報警系統、短信預警通知系統，將多種參數收集并進行計算機處理，在出現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將發出提示，氧氣不足時系統發出預警提示，手機端可遠程在線實時查看水中或水上的視頻畫面。具體體現在以下方面。

（1）傳感數據的精確獲取：溫度、pH、溶解氧濃度、光照、硫化物、亞硝酸鹽等值能實現精確獲取。當某一項指標超過規定的閾值后，相應的報警裝置發出報警預警信號。尤其在季節變化對水質產生較大影響的時候，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，也可防止水域周圍安全事故的發生。

（3）聲光報警系統：有效識別有害有毒氣體并發出報警信號。

（4）自動增氧系統：設置增氧系統的上下限，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濟損失。

（5）短信發送系統：當系統各模塊獲取的參數值異常時，短信系統會自動發送預警短信到用戶手機端，用戶不需要在現場也能收集數據并進行決策處理。

基于上述功能，要實現遠程監控，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

本文依托于物聯網技術、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代水產養殖的綜合監控管理系統。該系統可通過物聯網的感知層解決水產養殖中的水溫、光照、溶氧量、氨氮量、pH值等的監測，也可用于動態圖像視頻的監控。這為水產養殖提供了科學的管理依據，大大減輕傳統養殖的負擔，使水產養殖精細化、科學化、智能化，有效地應用于養殖戶以及水域保護單位。

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