智能水产养殖系统的设计

1、    智能水产养殖系统的设计    马海亮 冉卫凌 赵虎摘 要：水产养殖需要投入大量的人力和物力，由于养殖的环境比较复杂，因此还存在很多安全隐患，对养殖户而言极不方便。基于此，本文就智能水产养殖系统进行研究，将水产养殖与信息技术相结合，利用cortex内核的stm32微控制器实现水产养殖的自动化控制。首先就智能水产养殖系统的设计现状进行分析，然后根据现实情况，对水产养殖系统进行创新设计，从而提高水产养殖的智能化水平。关键词：智能化系统；水产养殖；无线传感器中图分类号：f326.4 文献标识码：a 文章编号：1004-7344（2018）21-0341-

2、01引 言传统水产养殖技术比较落后，养殖规模难以拓展，在生产和实践中需要投入大量的人力资源和物力资源，导致水产养殖的成本较高。另外，养殖户在水产养殖过程中会面临比较复杂的生产环境，如果缺乏专业的养殖技术和丰富的养殖经验，很容易发生危险。为了改善这一现状，必须对智能化技术进行有效结合。当前智能化生产已经成为社会发展的必然趋势，因此探究水产养殖智能系统的设计是很有必要的。1 智能水产养殖系统的设计概述1.1 智能水产养殖系统的研究动态近年来我国农业技术水平不断提升，水产养殖也逐渐抛弃落后的养殖模式和技术手段，向着更加智能化和自动化的方向发展。传统水产养殖主要依靠人力进行种植和生产，由于对劳动力的需

3、求较大，因此投入的成本相对较高，同时也限制着水产养殖规模的扩大。另外，传统养殖技术虽然有可取之处，但是生产效率较低，无法对水域进行系统控制，因此国内外针对智能水产养殖系统进行研究和设计，主要从提高经济效益和保护生态环境相结合的角度出发，利用zigbee无线通讯技术实现水域间的智能化管理，并且为鱼类生存环境进行调节，实現集约化和现代化的科学养殖。1.2 智能水产养殖系统的项目创新点本项目对智能水产养殖系统的设计主要利用cortex内核的stm32微控制器实现水产养殖的自动化控制，利用zigbee无线通讯技术实现数据的传输和接收，利用stm32构建水产养殖水质监控系统，实现水质的调节和优化，并且能

4、够用xbee协调器接收水产养殖的相关数据信息，从而实现水域的数据查询和实时监控，为后续的生产养殖提供可靠参考。另外，运用于水产养殖项目中的水质监测系统，同样也能够应用于其他领域的水质监测，从而实现更高的社会价值和市场价值。2 智能水产养殖系统的具体设计2.1 zigbee无线通讯技术的可行性zigbee无线通讯技术是近年来兴起的一种通讯技术，能够实现短距离内数据的传输，但是传输的效率较低，传输内容也比较简单，因此适用于周期较长的生产领域，不仅节能省电，而且操作简便。当系统处于非工作状态时，zigbee无线通讯技术就会促使系统进入休眠状态，当再次激活系统只需要很短的时间。zigbee无线通讯技术

5、能够构建起不同形式的网络，常见的网络形式有树形文网络、星形网络等，zigbee无线通讯技术可以通过调节节点加入或减少设备，因此网络形式较为灵活，可以实现动态的转变。根据水产养殖的特点，基于zigbee无线通讯技术选择树形网络组合方式，将终端设备、节电设备、传感器和路由器相连接1。2.2 智能水产养殖系统的结构设计根据zigbee无线通讯技术的树形网络组合方式，可得出智能水产养殖系统的整体结构。整个系统最核心的结构为监控中心，监控系统与协调器相连接，下接承担三个功能的路由器设备，分别为负责温度监测的路由器、负责光照监测的路由器和负责ph值监测的路由器，而在温度、光照和ph值的路由器下分别设置采集

6、节点和控制节点，对温度传感器、光照传感器和ph传感器相连接。智能水产养殖系统的设计主要从水域的监测控制出发，对生物繁衍生产的环境进行调节，根据水产养殖的特点，必须从水域温度、水量位置、光照强度、水域氧量、空气质量和ph值进行结构设计，但是在系统设计中还必须考虑意外安全问题，例如火灾、地震的发生，因此在系统的节点利用zigbee无线通讯技术设置报警系统，加强水产养殖的安全性和稳定性。2.3 智能水产养殖系统的控制方法在智能水产养殖系统的结构设计中，温度、光照和ph值的路由器下分别设置采集节点和控制节点，而控制节点下设s7200执行机构和em231传感器，由em231传感器对水产养殖中的水域温度、

7、水量位置、水域氧量和ph值进行控制。就水域温度的控制而言，智能水产养殖系统主要利用pt100传感器进行水温控制。对水域温度的控制主要为加温、降温和保温三种。根据生物对环境的要求，以自动注入热水的方式进行加温，以自动增强对流的方式进行降温，以搭建大棚的形式实现保温。就水量位置的控制而言，主要采用浮球液位控制器进行水位测量，在智能水产养殖系统中设置最高值和最低值，然后通过触发电磁阀的方式对水位进行控制，实现水产养殖区域内的自动出水和进水。就水域含氧量的控制而言，要根据水产养殖中生物所需的标准环境条件进行相应的调节。对于水产养殖的鱼类而言，对水域含氧量的要求必须超过45mg/l，由于环境的影响，水域

8、含氧量会发生变化，智能水产养殖系统主要利用pid控制模块对水域含氧量进行检测，从而对增氧机进行调节。就水域ph值的控制而言，对于水产养殖的鱼类而言，对水域ph值的要求必须控制在6.87.5以内，利用智能水产养殖系统中的pid功能模块，可以对水域的酸碱值进行监控，然后调整中和剂的比例。另外，还要通过s7200执行机构对水泵、电磁阀、投饲机、增氧机和波位进行自动控制。通过叶轮增氧机旋转搅水的方式进行增氧，波浪越大含氧量越大；自动投饲机主要保证水产养殖的安全和经济，以水体为标志进行饲料投放，以5mg/l为标准，在超过这一标准后停止饲料投放；利用变频调速技术控制增氧机的运作，在降低功率的情况下避免增氧机反复启动和停用而发生故障2。3 结 论综上所述，针对智能水产养殖系统设计的探究是很有必要的。本文主要从国内外研究现状出发，在智能水产养殖系统的发展基础上进行创新设计。研究可得，智能水产养殖系统利用zigbee无线通讯技术实现水产养殖的自动化控制，基于stm32实现养殖环境的水质监控，并且能够一次查看多个水域的数据参数，实现全面化的系统控制。希望本文可以为研究智能水产养殖系统设计的相关人员提供参考。项目基金：大学生创新项目“基于stm32与ucos系统的智能水产养殖系统”（q