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智能化渔业
解决方案
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前言
.引言
在渔业发展中,传统的养殖模式曾对我国水产品产量的快速增长起了重大作用。但随着人们消费水平和环保意识的增强,群众的饮食****惯和结构已发生了很大变化,绿色水产品越来越受到消费者的青睐。传统的养殖模式在生产实践中却存在种种弊端,所生产的水产品难以满足市场需求。具体表现在如下几方面:
.基础设施简陋、陈旧、经济基础脆弱
传统养殖企业缺乏现代化、高层次养殖生产所必需的物质条件和综合经营规模,导致经济效益低下。企业缺乏技术储备,无技术改造和扩大再生产资金,只能维持现状,在市场竞争中处于劣势。
.养殖品种单一化、常规化
,比世界平均水平高%。目前各种常规水产品市场已出现供大于求的局面,如年春节,我国各大城市的淡水鱼市场普遍存在不同程度的压塘现象。随着人们需求结构和消费偏好的改变,传统的养殖品种单一化、常规化将逐渐被市场所淘汰。
.养殖水域环境条件不断恶化
我国人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化,例如全国有水质监测的多条河流中,就有条受到污染。海洋方面,自年以来,我国海域多次发生规模巨大、毒性极强的赤潮,给我国的海水养殖业造成巨大的损失。在大中城市的郊区也由于种种原因,养殖水域污染日趋严重。如全国著名的池塘养鱼高产区——无锡河厥口的池塘养鱼业,因为梁溪河严重污染等原因正逐步萎缩。
.养殖水域的二次污染十分严重
在淡水养殖方面,据测算,养殖t淡水鱼的排污量相当于头肥猪的粪便量。以北京密云水库网箱养鲤为例,亩产在t以上,似乎经济效益可观。但是其后果却导致水库水质转肥,,,不得已而禁止网箱养鱼。而且其后的治理费用,超过了网箱养鱼的利润。在海水养殖方面,人类过度开发养殖业已经大大超过了海水的自净能力,对虾病的泛滥就是最典型的事例。
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.水产资源遭到严重的破坏,不少水域生态失衡
水域的过度开发,导致原有的水草资源破坏,原有的优良品种种质退化,直接危害到水产养殖业的生存与发展。例如,阳澄湖原来水草的覆盖率很高,水质清晰,所产的蟹个大肉美。如今阳澄湖水草稀少,水质浑浊,蟹种早熟,品质退化。
所谓智能化渔业,是指将工程技术、机械设备、监控仪表、管理软件和无线传感等现代技术手段用于渔业生产,实现高密度、高产值、高效益的标准化养殖模式。与传统粗放型养殖模式相比,智能化渔业具有明显的优势。一是机械化、自动化程度较高,能迅速运用先进的养殖技术;二是通过循环用水和污水处理,实现高密度养殖和节约水资源,是一种环保型、节水型、高产值的养殖模式;三是由于从事智能化渔业的人员大多具有较高的科技、文化素质,因此智能化渔业的生产效率高,企业的经营管理水平也较高,对促进我国渔业产业结构调整和技术进步发挥更大的作用。
.项目概述
物联网的应用在各个领域都起着重要的作用。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到不同行业的各个环节,可大幅度提高各领域的不同效率,改善质量,降低成本和资源消耗。
近些年随着人们生活水平提高,水产品需求量逐年递增,传统的养殖模式无法满足大密度高产量的养殖模式,水产品产量和质量都无法满足社会需求。基于物联网的智能化渔业是专门为人工水产品养殖设计开发的,采用无线传感技术、网络化管理等先进管理方法对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使用、废水处理等进行全方位管理、监测,具有数据实时采集及分析、食品溯源、生产基地远程监控等功能。在保证质量的基础上大大提高了产量。
项目功能概述
.项目设计具体内容
l养殖场环境监测
养殖场环境监测包括水温监测,光照度监测。
l养殖场水质监测
水质监测主要包括溶解氧监测、PH值监测、氨氮含量监测。
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l智能化控制系统
智能化控制系统主要包括增氧泵控制,自动给排水控制,光照度控制,温度控制。
.项目架构
手机、电脑等查询设备
增氧机等
设备
反控设备
采集节点
汇集节点
设备
前端数据采集部分
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前端数据的采集是整套项目的前沿部分,是整个项目的基础。系统将前端的鱼类生长环境参数等与食品消费的所有信息搜集。
网络传输部分
网络传输主要负责将前端数据采集部分传送给服务器,并提供远程终端访问主服务器,是整个项目数据的传输通道。
监控展示部分
采集到的数据通过终端设备展示给用户,使用户能够了解生产基地、生态园实时的信息。用户可以通过各种终端如个人电脑、手机、手持终端、触摸式一体机等实时了解养殖场地信息。
智能控制部分
采集到的数据通过与系统设置的阀值进行对比,参数超出阀值后自动打开相应设备。
系统硬件功能
.养殖场环境监测
温度监测点:
温度是影响水产养殖的重要物理因子之一。水温不仅影响水体水质状况,还影响养殖对象的生长发育,通过水温的观测实验,我们的粗话一下结论:水温与溶解氧含量符合等比级曲线模型水温与氨氮总量总体呈负相关关系;不同水产生物对水温不同适应性,在适合温度范围,水温越高,养殖对象摄食量越大,并且饵料系数越小;一般水温越高,水产生物生长速度越快。通过计算养殖对象长期活动积温即可推断某一品种从育苗到商品上市所需时间;水温高低直接决定受精卵的孵化时间,在适合温度范围内,水温越高孵化时间越短。以上数据表明水温是影响水产养殖产量和品质的重要因素。传统室内养殖的大多使用附近的江河作为循环水源,江河水温受气候影响很大,大部分养殖场使用人工测温,数据的准确性和监控力度都难以得到保证。本系统采用工业级在线温度传感器,小时全天候监测养殖水体温度。采集温度包括进水口温度,池内温度,养殖场空气温度。系统可根据不同季节、养殖品种、养殖密度等信息进行系统报警阀值设定。当温度超出阀值时,系统报警:自动打开现场声光报警器;通过手机给管理员发送报警短信;监测界面弹出报警信息。在一段时间内(可设定),温度参数持续超标
,系统自动打开温控设备,温度参数恢复到标准值后,温控设备自动关闭。
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光照度监测点
光照度的时间长短和强弱会影响养殖对象的繁殖周期和体表样色,繁殖周期决定产量,体表颜色和品质关系密切。本系统采用室内型光照度传感器,系统可根据不同季节、养殖品种、天气情况等信息自动计算养殖对象所需光照强度、光照时间从而判断天窗开启时间、是否需要人工关照。
.养殖场水质监测
溶解氧监测点
溶解氧不就是水生生物正常生理功能和健康生长的必须物质,溶解氧高可以增进水产生物的食欲,提高饲料利用率,加快生长发育。同时溶解氧也是水质改良的必需物质,是维持氮循环顺利进行的关键因素。本系统采用高精度溶解氧探头实时采集水体溶解氧含量,当水体溶氧量过低时自动打开增氧泵。
PH值监测点
pH值过低,酸性水体容易致使鱼类感染寄生虫病,如纤毛虫病、鞭毛虫病;其次水体中磷酸盐溶解度受到影响,有机物分解率减慢,天然饵料的繁殖减慢;再者,鱼鳃会受到腐蚀,鱼血液酸性增强,利用氧的能力降低,尽管水体中的含氧量较高,还是会导致鱼体缺氧浮头,鱼的活动力减弱,对饵料的利用率大大降低,影响鱼类正常生长。PH值过高会增大氨的毒性,同时腐蚀鱼类鳃部组织,引起大批死亡。PH异常在传统养殖模式里不易发现,往往造成的损害比低温、缺氧更大。系统采用进口PH探头,监测水体PH值,PH值异常时,系统自动打开进出水口电磁阀进行换水,保证水生生物生长在恒定PH环境内。
氨氮含量监测点
水体内的氨氮主要来源于水生生物的排泄物,施加的肥料,残饵被微生物分解成氨基酸,再进一步分解成氨氮。同时水体氧气不足时,水体发生反硝化反应也会产生氨氮。然而,国产氨氮检测设备不成熟,进口设备价格昂贵。本系统通过放养光合细菌,细菌进行硝化作用降低水体氨氮含量,同时采用生物传感器监测光合细菌浓度,从而判断水体氨氮含量。
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