[发明专利]基于无线传感器网络的淡水鱼养殖环境监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及淡水鱼养殖环境监控技术，特别涉及一种基于无线传感器网络的淡水鱼养殖环境监控系统。

背景技术

国内外水产养殖业就智能无线传感网络以及增氧机方案进行了研究，并针对鱼塘水质及溶解氧检测等开发了基于无线传感网络的智能预警系统，有效提高鱼塘水质，同时也在一定程度上提高了鱼塘产量。此类基于无线传感器网络的淡水鱼养殖环境监控系统作为一种鱼塘水质监控系统，根据池塘水质的实时变化及天气温度等信息，调用相关算法，保证鱼塘水质，并有效提高产量。

目前国内外相关技术的开发现状如下：

随着国民经济发展,工业自动化和科学技术进步,经过近20年来的科学研究和技术推广，我国设施渔业整体水平显著提高,形成工厂化养鱼、流水养鱼(包括温流水养鱼和冷流水养鱼)、池塘循环微流水养鱼和湖泊、水库三网(围网、拦网、网箱)养鱼等多种方式,以适应我国不同水域生态环境条件的开发和利用。传统的养殖方式与新技术结合，使鱼的产量和经济效益得到了极大地提高，一般高产水平能提高到8000公斤以上。我国设施渔业的养殖方式是多种多样的，其共同特点，一是集约化程度很高，二是投喂高质配合饵料，三是精细的喂养，四是严格的管理。它的核心是强化养殖，手段是机械化和自动化。我国的渔业自动化起步较晚，研究利用微机系统自动控制增氧机已经取得进步，但仍存在尚待解决的问题，比如传感器灵敏度、使用寿命等。对于生物因子的自动检测和调控以及对水体生态环境等相关基础理论研究几乎没有进展。这也是我国与国外先进技术的显著差距。

要实现对水产养殖环境的实时监测，各种信息的获取与传输是最重要的关键技术之一。在水产养殖环境的实时监测领域，美国、日本等发达国家，都先后在水产养殖业应用了相关的实时监测系统。自20世纪60年代开始，随着传感网络技术以及计算机技术的发展，国内外的水产养殖环境的实时监测系统有以下三类模式：

第一类：美国高密度水产养殖系统的程序控制技术

通用控制系统是基于微机的控制系统，用于控制海水鱼孵化系统的环境条件。该系统可连续监控光周期、温度、水位、压缩空气压力，以便通知当地有报警条件的工作人员，并可用电话拨号盘远程控制。该系统由微机、输人／输出数据记录仪和遥控组件构成，其最有效的系统是监测溶解氧水温、pH值、空气温度、相对湿度、太阳能辐射、风速、风向，并控制泵阀、增氧机。该系统已经用于控制饲料投喂系统。该系统扩展性以及通用性虽然很好，其主要是基于有线的通信仪表仪器连接并完成控制，在大面积的鱼塘养殖系统的传感器网络中，显然不适用。

第二类：基于无线射频技术的传感器监控系统

基于无线通信技术的养殖水质监测系统，使用传统射频收发芯片，如nRF9E5等，实现了对养殖水质中溶解氧含量、pH值、氨氮(NH3-N)含量以及硫化氢含量等水质指标的动态监测。该方案非常成熟，同时具有非常好的单片机接口。但是，该点对点无线通信方法适用于通信节点比较少和数据通信量较小的场合。当通信节点数较多时，通过软件很难实现大量的通信节点管理，而且这种通信方式没有可以遵循的标准协议，不利于通信的兼容性。

第三类：基于无线网络传感器监控系统

天津科技大学曾经开发了基于GSM技术的鱼塘溶解氧检测与无线传输系统，该系统应用了无线传感网络，使用了GPRS技术进行无线通信，将测控信息采集到上位机处理，完成鱼塘温度、含氧量的采集和报警工作。其传感器网络采用Zigbee网络节点。ZigBee是一种便宜，功耗低的近距离无线组网通信技术，核心技术是多信道无线通信装置和微控制器集成在半导体芯片上，目的是为了大幅降低无线终端的成本和功耗，以达到“无所不在”的目的。该网络又称为传感器网络或Zigbee网络。

以上水产品养殖预警系统均是采集池塘信息，并没有提供针对具体行业的紧急情况做出初步或者有效的调整，没能很好的提供针对水产养殖规模化、自动化、专业化的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于无线传感器网络的淡水鱼养殖环境监控系统，适应大面积工业化淡水鱼养殖环境监控的需要。