水产养殖智能化水质在线检测系统.docx
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水产养殖智能化水质在线检测系统
第一章鱼塘生态系统分析
生态系统是在一定时间、空间范围内，生物与生存环境、生物与生物之间密切联系、相互作用，通过能量流动、物质循环、信息传递构成的具有一定结构的功能整体。
1、生态系统的组成
（1）生产者生产者是指能利用无机物创造有机物的自养生物，主要是绿色植物，也包括一些蓝绿藻、光合细菌及化能自养细菌。
（2）消费者消费者是指直接或间接利用绿色植物有机物作为食物源的异养生物，主要是指动物和寄生性生物。
可分为：
草食动物
肉食动物
寄生动物
腐食动物
杂食动物
（3）分解者分解者又称还原者，主要是指细菌、真菌等微生物，也包括营腐生生活的原生生物。
它们以动、植物的残体和排泄物中的有机物质作为维持生命活动的食物源，并把复杂的有机物分解为简单的无机物归还环境，供生产者再度吸收利用。
分解者也属于异养生物。
（4）非生物环境非生物环境是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所。
按其对生物的作用。
包括：
原料部分
代谢过程的媒介部分
基层部分
2、鱼塘生态系统的组成
鱼塘是一个组织得很好的生态系统。
鱼塘中有水生植物、浮游植物、浮游动物、微生物，还有多种食性不同的鱼类等。
水生植物、浮游植物生产者
草鱼、鲢鱼草食动物
鳙鱼、黑鱼肉食动物
虾、蟹、螺蛳腐食动物消费者
鱼体内的寄生生物寄生动物
细菌和其他菌类分解者
光照、温度、水、泥土、二氧化碳、氧气非生物环境
3、生态系统的能量流动
食物链生态系统中的能量流动，是借助于食物链和食物网来实现的。
食物链和食物网便是生态系统中能流的渠道。
食物链是指在生态系统中，生物之间通过吃与被吃关系联结起来的链索结构。
1）捕食食物链亦称草牧食物链或活食食物链。
2）腐食食物链也叫残渣食物链、碎屑食物链或分解食物链。
3）寄生食物链这是以活的动、植物有机体为营养源，以寄生方式生存的食物链。
4）混合食物链即构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员，又有腐食性生物成员。
生态系统的能量流动始于初级生产者（绿色植物）太阳辐射能的捕获，通过光合作用将日光能转化为储存在植物有机物质中的化学潜能，这些被暂时储存起来的化学潜能由于后来的去向不同而形成了能流的不同路径。
第一条路径：
植物有机体被一级消费者（草食动物）取食消化，一级消费者又被二级消费者（肉食动物）所取食消化。
第二条路径：
在各个营养级中都有一部分死亡的生物有机体，以及排泄物或残留体进入到腐食食物链，在分解者（微生物）的作用下，这些复杂的有机化合物被还原为简单的二氧化碳、水和其他无机物质。
第三条路径：
无论哪一级生物有机体在其生命代谢过程中都要进行呼吸作用，在这个过程中生物有机体中存储的化学潜能做功，维持了生命代谢，并驱动了生态系统中物质流动和信息传递，生物化学潜能也转化为热能，散发于非生物环境中。
第四条路径：
以上3条路径是所有生态系统能量流动的共同路径，对于开放的农业生态系统而言，能量流动的路径也更为多样。
从能量输入来看，随着人类从生态系统内取走大量的能量与物质流向系统之外，形成了一股强大的输出能流，这是农业生态系统区别于自然生态系统的一条能流路径。
水产养殖测控系统方案
中国是水产养殖大国，产量占世界总产量近70%。
但整个产业生产模式还处在一个比较低的水平，多数养殖产还是靠大量的人工诊断、决策、调整，养殖设备也非常原始简单，大部分养殖场唯一的设备就是一个增氧机。
水产养的集约化、自动化、信息化是整个产业的发展的必然趋势，也是水产养殖在低成本的前提下高效高产的唯一实现途径。
1、需求分析：
水质良好程度对水产养殖（螃蟹、鱼虾等）具有十分重要的作用。
为能够及时掌握水质变化、提前做出应对措施，有效规避养殖风险、提高亩产量，对水质参数进行监测显得非常有必要。
2、系统简介：
我公司提供的养殖水质监测系统可以对水质水温、PH值和溶解氧三个参数实现24小时实时监测，并在电脑上进行存储、历史记录查询等功能。
它由水质传感器、采集变送显示设备、GPRS无线数传设备（可选）、服务器软件等几部分组成，最大限度的解决了水产养殖无法实时监测水质、水质参数变化预警困难等养殖难点。
3、系统组成：
我们提供系统有两种，一种是有线通信方式（RS485），另一种是无线通信方式（GPRS），根据现场布线是否方便灵活选择。
由于485通信比较简单，只要把GPRS部分换成485通信就行了。
单个系统详细组成示意图：
一、产品特点
1、系统集成架构，可任意选择匹配参数，常规套餐有：
方案一：
pH、溶解氧、电导、盐度、ORP、氨氮、温度
2、数字传感器，RS485输出，支持MODBUS协议；
3、变送器和电极一体化设计，可以直接投入水中，响应快速，安装方便；
4、美国进口便携式pH/溶解氧电极探头，可方便插拔替换；
5、测量精度高，响应快，重复性好；
二、技术参数
型号：
AMT-W400系列
检测参数：
PH、溶氧、电导、盐度、浊度、ORP、温度可选
温度范围：
0~80度
pH量程及精度：
pH 0~14, 0.02pH
溶解氧量程及精度：
0~20mg/L 0.01mg/L
电导量程及精度：
0~80mS/cm 2%FS
ORP量程及精度：
-1900~+1900mV 0.1mV
盐度量程及精度：
0~60mg/L 2%FS
氨氮量程及精度：
0~1000ppm（量程可更改） 0.1ppm
波特率：
9600（默认），可自定义，但不建议
校准：
命令方式（软件校准）
温度补偿：
自动补偿
防水等级：
IP68
工作电压：
+5V/+12v
保修期：
1年
三、应用领域
物联网、智能农业、水产养殖在线监测
鱼塘水质在线监测系统架构和功能
1、鱼塘水质在线监测
可实时监测水体溶解氧、pH值、水温等常规水质指标，根据养殖池塘的整体情况，选取六个具有参考价值的取样点，可对3个监测指标进行连续自动监测，监测数据无线传输。
（1）数据显示：
同时即时显示各测量单元的测量值（溶解氧、温度、ph值）
（2）自动控制：
可通过软件或水质监测柜的PLC控制系统设定背个监测点的监测时间，可自动运行自动检测水质指标（溶解氧、温度、ph值）
（3）记录查询：
可以查询历史测量数据（溶解氧、温度等），可以贮存2-6个星期内的历史数据
（4）数据无线传输
2、增氧、投饲无线远程控制
采用集散式控制模式，中央控制室和室外分布式网络节点之间实现无线数据传输，可设定或采用专家软件灵活设定溶氧范围，实现自动控制增氧；通过控制自动投饲机和增氧机的启动次数、启动时间、运行时间长短控制投饲量和增氧量，同时具有远程控制，数据记录等功能。
（1）控制方式灵活；可以采取软件在电脑或控制柜上直接控制增氧机和投饵机，也可以设定好自动投饲机和增氧机的启动次数、启动时间、运行时间长短控制投饲量和增氧量，
（2）自动化程度高；
（3）数据无线传输：
可进行远程无线控制。
3、智能增氧控制
◆增氧在线控制：
利用水质在线监测系统对溶氧进行监测，根据养殖水体中溶解氧的实际情况，由中央控制室发出无线控制信号，控制增氧机开关。
通过控制软件，可设定增氧机开关的上下阈值。
4、短信报警（可选配置）
当养殖水体中的溶解氧达到临界值时，报警（触控键入设定每个测量单元的最低和最高溶氧值范围。
低于最低值或高于最高值，系统将自动报警）。
报警信息以短信的形式发送到用户手机。
短信报警功能具有价格低，实用方便，管理平台统一、成熟等优点，让用户实现养殖设备的远程管理，使整个自动控制系统更加完善。
5、技术指标
5.1、鱼塘水质在线监测系统的检测参数和测量范围
测量主要参数
测量范围
1
溶解氧DO
0-20mg/L
2
酸碱度pH
0-12
3
水体温度T
-5-50℃
5.2、鱼塘水质在线监测系统实现功能
（1）自动取样：
自动采集溶解氧、pH值、水温等常规水质指标；
（2）数据汇总：
记录采样历史，并以文本和图表形式显示；
（3）增氧、投饲无线远程控制；
（4）无线网络数据传输；
（5）溶氧短信报警；
5.3鱼塘水质在线监测系统拓扑图
6、鱼塘水质在线监测系统组件
6.1水质检测系统
养殖池塘无线水质监测系统为1个监控柜，可对六个邻近的鱼池取样，每个监控柜作为一个无线网络的节点，预留一个控制接口和功耗容量。
6.2增氧、投饲无线控制系统
每个控制箱做为一个无线网络的节点，共设置3个网络节点覆盖6个池塘。
按照每个池塘装配1台投饲机和2台增氧机预留控制接口和功耗容量，采用集中自动控制和现场手动控制互相切换的两种控制模式供管理人员灵活使用。
7、具体实现系统默认参数
7.1水质检测系统
六个采样点，每个采样点采用：
750w/380w水泵，最大750w，两相电。
每个水泵启动5分钟，依次启动，每次启动前2分钟为冲洗时间，后3分钟为读数时间，30分钟一个循环。
PH、水温、溶氧指示，显示在水质监测柜液晶控制屏上，液晶屏可进行PLC控制。
当溶氧低于4mg/L时启动增氧机一台；当溶氧低于3mg/L时启动增氧机两台；当溶氧高于5mg/L时停止增氧机；增氧机功率为三相3千瓦/台，另可通过无线信号控制自动/手动切换；当溶氧低于4mg/L时启动报警装置，向主机报警、蜂鸣，向指定客户发送信息/要求阈值可由客户自行设定。
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