一種水產養殖監控系統的製作方法

2023-10-18 10:35:44

本發明涉及一種智能化水產養殖監控技術。

背景技術：

在魚塘的養殖作業中，尤其是對於魚苗，魚塘的水質環境對魚苗的生長起著至關重要的作用。有些指標如魚塘溫度、水中含氧量、以及酸鹼度(PH值)如果不達標，則會造成魚兒的發育不良，嚴重的還會導致死亡。不同的魚類對魚塘溫度、含氧量等要素也均有它自己嚴格的要求。

目前傳統的養殖方式，包括調節水溫、氧氣供給等都需要人工判斷然後進行操作，由於測試點多，人工檢測容易形成漏檢，並且在夜間無人值守期間，就無法了解魚塘的水質情況，以致水溫不穩，影響養殖魚類的生長；另外水體溶解氧檢測不到位，也會影響魚類同化作用的進行，造成水體危害，可能直接導致魚類死亡，從而降低了經濟效益。

現代化的魚塘環境控制技術，是促進魚類生產，實現優質、高產的基本條件和關鍵手段之一。通過綜合應用生物工程技術和物聯網技術，對魚塘水質進行實時監控，根據指標的變化規律做出實時的調整，可以為魚類生長提供適宜的環境條件，以便充分發揮其生長潛力，提高生產效率。並且，通過在監控過程中及時發現異常並報警，可以最大程度避免環境變化對魚類造成的不利影響。

現有技術中，一般通過在魚塘內設置傳感器，來對魚塘的水質環境進行監測，如設置溫度傳感器、溶氧傳感器、PH值傳感器來監測魚塘的水溫、溶氧量、PH 值等，並通過監測數據判斷是否超出所設閾值，進而進行相應的操作，如控制增氧泵打開進行增氧，或者簡單告警。然而本發明的發明人發現，現有技術只是簡單的數據採集，告警方式單一，如進行警笛告警，或者發送簡訊告警；系統獨立、不可靠，沒有統一平臺進行統一運營管理，設備是否損壞無法及時發現，無法形成運營體系，無法和用戶形成良好互動，農民看不到實時數據，無法操作，無法互動。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種水產養殖監控系統，對水產養殖監測設備進行平臺化的統一管理和維護。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種水產養殖監控系統，包含分布於各魚塘的前端信息採集與設備控制裝置，以及農業養殖信息管理及服務平臺；

前端信息採集與設備控制裝置用於完成魚塘水質信息感知、信息匯聚、設備控制；各前端信息採集與設備控制裝置通過網關和通信網絡接入農業養殖信息管理及服務平臺，向農業養殖信息管理及服務平臺上報所感知的水質信息，並接收農業養殖信息管理及服務平臺的遠程控制；

農業養殖信息管理及服務平臺用於接收前端信息採集與設備控制裝置上報的水質信息，完成各類水質信息存儲、用戶業務鑑權、事件告警信息存儲、事件告警通知、遠程控制前端信息採集與設備控制裝置、以及用戶設置遠程管理。

本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在於：通過設置農業養殖信息管理及服務平臺，各前端信息採集與設備控制裝置通過網關和通信網絡接入農業養殖信息管理及服務平臺，向農業養殖信息管理及服務平臺上報所感知的水質信息，並接收農業養殖信息管理及服務平臺的遠程控制；農業養殖信息管理及服務平臺完成各類水質信息存儲、用戶業務鑑權、事件告警信息存儲、事件告警通知、遠程控制前端信息採集與設備控制裝置、以及用戶設置遠程管理。從而可以對水產養殖監測設備進行平臺化的統一管理和維護。

作為進一步改進，農業養殖信息管理及服務平臺包含以下模塊之一或其任意組合：SMS網關接口模塊，用於負責服務平臺與簡訊網關間的信息交互，完成接收用戶短消息指令和向用戶推送短消息通知的功能；MMS網關接口模塊，用於負責服務平臺與彩信網關間的信息交互，完成向用戶推送彩信通知的功能；WEB網關接口模塊，用於負責服務平臺與WEB伺服器間的信息交互，接收用戶通過WEB向平臺發送的各類指令，各類指令至少包含信息查詢指令、用戶權限修改指令、用戶籤約信息修改指令，並通過WEB向用戶返回各種查詢信息和用戶信息修改界面；WAP網關接口模塊，用於負責服務平臺與WAP伺服器間的信息交互，接收用戶通過WAP向平臺發送的信息查詢指令，並通過WAP向用戶返回各種查詢信息。通過上述各模塊，可以為用戶提供良好的互動體驗。

作為進一步改進，農業養殖信息管理及服務平臺包含：資料庫及設備管理模塊；資料庫模塊用於完成各類水質信息、設備信息和用戶信息的存儲、查詢、管理功能；設備管理模塊進一步包含以下之一或其任意組合：設備註 冊管理模塊、設備狀態查看模塊、設備維護管理模塊、設備告警管理模塊、設備參數設置模塊、設備控制模塊、設備位置管理模塊和設備地圖功能模塊。從而能夠對設備進行全方位的管理、查詢和管控。

作為進一步改進，農業養殖信息管理及服務平臺還可以包含：存儲模塊，用於保存每個魚塘與其周邊魚塘的對應關係，以及各魚塘與前端信息採集與設備控制裝置的對應關係；計算模塊，以第一周期定期計算魚塘所對應的各周邊魚塘的前端信息採集與設備控制裝置的檢測數據的平均值，作為該魚塘的基準數據；比較模塊，用於以第二周期定期將魚塘的實時檢測數據與基準數據相比較，確定比較結果是否超出預設閾值；第一周期大於第二周期；異常校準處理模塊，用於在比較模塊確定比較結果超出預設閾值時，根據魚塘的基準數據校準實時檢測數據；根據校準後的基準數據進行該魚塘的水質管控。從而即便某個魚塘的水質檢測設備發生故障，導致檢測數據跳變，也不會影響該魚塘的正常水質管控，如補氧控制、PH值控制等，確保魚塘的水質(如溶氧量、PH值)始終保持在安全範圍內，不會因不可控的設備故障而造成農民財產損失，提高整個監控系統的安全可靠性。

附圖說明

圖1是本發明一較佳實施方式的水產養殖監控系統整體架構示意圖；

圖2是本發明一較佳實施方式的農業養殖信息管理及服務平臺結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。

本發明一較佳實施方式涉及一種水產養殖監控系統，其整體架構如圖1所示，包含分布於各魚塘的前端信息採集與設備控制裝置，網關，通信網絡，以及農業養殖信息管理及服務平臺。

其中，前端信息採集與設備控制裝置用於完成魚塘水質信息感知、信息匯聚、設備控制；主要包括溶氧傳感器、PH傳感器、水位監測傳感器、溫度監測傳感器、增氧泵等。各前端信息採集與設備控制裝置通過網關和通信網絡接入農業養殖信息管理及服務平臺，向農業養殖信息管理及服務平臺上報所感知的水質信息，並接收農業養殖信息管理及服務平臺的遠程控制。

具體地說，前端信息採集與設備控制裝置直接或者通過路由節點接入網關，將檢測到的各種數據、事件信息發送至網關。同時，可以接受網關發送的指令，接受網關的控制。其中，增氧泵可以直接由溶氧傳感器控制系統直接控制，也可以由農業養殖信息管理及服務平臺進行遠程控制。

網關是接入農業養殖信息管理及服務平臺的統一接口，完成對前端的信息採集設備、水質控制設備的管控，以及對檢測信息(檢測數據、事件信息)的存儲和處理，並完成無線傳感網通信協議到通信網絡協議的轉換。

通信網絡可以包含GSM、IS-95等2G網絡，TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX等3G網絡，及其它如WIFI、LTE、4G、5G等能夠提供無線通信服務的移動通信網絡，以及現有的有線通信網絡，等等。

農業養殖信息管理及服務平臺用於接收前端信息採集與設備控制裝置上報的水質信息，完成各類水質信息存儲、用戶業務鑑權、事件告警信息存儲、事件告警通知、遠程控制所述前端信息採集與設備控制裝置、以及用戶設置遠程管理。

農業養殖信息管理及服務平臺進一步包含：資料庫及設備管理模塊，如圖2所示。資料庫模塊用於完成各類水質信息、設備信息和用戶信息的存儲、查詢、管理功能。設備管理模塊用於對包含前端信息採集與設備控制裝置在內的各類設備進行管理。

該平臺還包含：SMS網關接口模塊，用於負責服務平臺與簡訊網關間的信息交互，完成接收用戶短消息指令和向用戶推送短消息通知的功能；

MMS網關接口模塊，用於負責服務平臺與彩信網關間的信息交互，完成向用戶推送彩信通知的功能；

WEB網關接口模塊，用於負責服務平臺與WEB伺服器間的信息交互，接收用戶通過WEB向平臺發送的各類指令，各類指令至少包含信息查詢指令、用戶權限修改指令、用戶籤約信息修改指令，並通過WEB向用戶返回各種查詢信息和用戶信息修改界面；

WAP網關接口模塊，用於負責服務平臺與WAP伺服器間的信息交互，接收用戶通過WAP向平臺發送的信息查詢指令，並通過WAP向用戶返回各種查詢信息。

設備管理模塊進一步包含：設備註冊管理模塊、設備狀態查看模塊、設備維護管理模塊、設備告警管理模塊、設備參數設置模塊、設備控制模塊、 設備位置管理模塊和設備地圖功能模塊。

設備註冊管理模塊：用於將新購設備在平臺上註冊，分配平臺統一編碼標識，錄入設備基礎信息，設備基礎信息包括設備類型、物理ID(MAC地址或IMEI)、生產廠家、生產日期等；生成平臺設備標識ID並列印為二維碼標籤；提供平臺設備列表查看，查看平臺上所有已註冊設備的信息，顯示內容包括：設備類型、物理ID、生產廠家、生產日期、平臺設備標識ID、設備激活狀態等。設備註冊管理模塊註冊完成後的設備處於未激活狀態，農業養殖信息管理及服務平臺不接收未激活設備上報的數據，平臺所有功能界面都不顯示未激活的設備。

設備狀態查看模塊用於在系統界面中以列表的形式顯示每個設備的狀況，包括：設備名稱、設備類型、增氧開關狀態、工作狀態(正常狀態、告警狀態)等等；在設備條目被點擊後，顯示設備詳細信息，包含設備基礎信息、增氧開關記錄、維護記錄信息等等，並連結到設備監測數據查詢頁面；接受管理員用戶根據設備ID、所屬區域、所屬農戶等屬性進行指定設備的查詢。

設備維護管理模塊用於定期(按設備清洗、換膜、換電解液等時間要求)生成設備維護任務工單，自動分配給設備所屬運維人員，並跟蹤維護任務執行狀態。

設備告警管理模塊用於對監測數據大數據分析產生的設備告警進行顯示，在單條告警信息被選中後顯示告警詳細信息，發起設備維護任務，在現場維護人員反饋設備維護結果後關閉告警。

設備參數設置模塊用於根據管理員用戶的指令遠程啟動設備校準功能，以及進行增氧泵閾值設定。

設備控制模塊用於通過系統後臺接收並執行管理員用戶的開啟或關閉指定 魚塘增氧泵的指令。

設備位置管理模塊用於向管理員用戶顯示所有監測設備的地理位置信息，根據管理員用戶的指令進行設備坐標的微調修改。

設備地圖功能模塊用於對投放的設備坐標位置進行地圖顯示，在收到管理員用戶點擊地圖上的設備點的操作指令後，顯示該設備的相關數據，至少包含以下之一：基礎信息、配置信息、監測值、增氧開關狀態。

本實施方式的水產養殖監控系統通過農業養殖信息管理及服務平臺對整個監控系統下的所有設備進行統一維護和管理，形成完整的運營體系，和用戶形成良好互動，用戶可以隨時看到實時數據，進行各類管理操作，進行互動。

作為進一步改進，該農業養殖信息管理及服務平臺還可以包含：

存儲模塊，用於保存每個魚塘與其周邊魚塘的對應關係，以及各魚塘與前端信息採集與設備控制裝置(如溶氧傳感器)的對應關係；計算模塊，用於以第一周期定期計算魚塘所對應的各周邊魚塘的溶氧傳感器的溶氧數據的平均值，作為該魚塘的基準數據；比較模塊，用於以第二周期定期將魚塘的實時檢測溶氧數據與基準數據相比較，確定比較得到的差值是否超出預設閾值；其中，第一周期大於第二周期；異常校準處理模塊，用於在比較模塊確定比較結果超出預設閾值時，用魚塘的基準數據替換實時檢測數據進行校準；根據校準後的基準數據進行該魚塘的水質管控，如根據校準後的溶氧數據來判斷是否需要打開對應魚塘的增壓泵。

通過上述存儲模塊、計算模塊、比較模塊、異常校準處理模塊。即便某個魚塘的水質檢測設備發生故障，導致檢測數據跳變，也不會影響該魚塘的正常水 質管控，如補氧控制、PH值控制等，確保魚塘的水質(如溶氧量、PH值)始終保持在安全範圍內，不會因不可控的設備故障而造成農民財產損失，提高整個監控系統的安全可靠性。

雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。