智能渔业养殖论文.doc

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1、智能渔业养殖论文1系统总体框架系统包括采集控制终端、网关及服务器平台三大部分。采集控制终端在线采集各项水质参数并经网关传回服务器平台，平台根据参数信息做出决策或建议，将决策命令经网关发送给控制终端执行，同时将建议信息推送给用户。系统采用ZigBee网络和GPＲS网络实现数据的无线传输。ZigBee网络作为低功耗、低复杂度、低成本且能够自动组网的无线网络技术，支持传感器信息采集、传输和处理，可以将多点的多个传感器数据利用无线网络进行通信，同时结合GPＲS技术实现远程监控，改变了传统无线传感网络需要依赖有线公共网络传输数据的限制，解决了安装大量检测装置时布线量庞大、线路维护和更改困难的难题，增强了

2、系统的稳定性和可靠性。本系统的采集控制终端以STC12C5A60S2单片机作为核心单元，结合溶解氧、pH值、光照度及温度传感器，实时在线监测池塘中的溶解氧、pH值、光照度、水温等环境因子，将实时数据通过ZigBee路由器发送到网关节点的协调器，并能够根据环境变化自动驱动或接收平台的指令来远程控制增氧机等执行机构调节池塘环境，尽可能保证养殖品种的最佳生长环境。系统与传统控制方式兼容。当系统检测到传统控制被执行时，能够快速切断所有自动控制部分，这样能够保证当控制系统出故障或者需要人工操作时，最大程度地减少危害程度，保障人身和财产安全。2硬件设计硬件设计部分主要是采集控制终端和网关节点的设计。2．1

3、采集控制终端采集控制终端由MCU(单片机)、数据采集单元、键盘输入及液晶显示单元、声光报警、ZigBee路由器及控制单元组成。2．1．1MCU单元5学海无涯单片机是采集控制终端的核心，控制并协调其他单元模块完成系统的整体功能。此单元负责获取各路传感器数据，并将数据进行处理和显示，同时控制执行机构工作来实现本地自动控制，这样还可以避免紧急情况下(比如池塘严重缺氧时)由于人为控制不及时而造成的损失。另外单片机还通过ZigBee路由器将数据上传到网关节点。单片机选用8051系列单片机STC12C5A60S2。此单片机是STC公司的单时钟/单机器周期的(1T)单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代

4、8051单片机，其指令代码完全兼容传统8051单片机，但速度快8～12倍。该单片机含60K字节FLASH，1280字节ＲAM，8路高速10位A/D转换，4个16位定时器，支持双串口，有EEPＲOM功能。由于内部含有ADC及EEPＲOM，简化了外围电路设计，增强了系统的健壮性。2．1．2数据采集单元数据采集单元是智能系统的“眼睛”，为系统决策和控制提供主要依据。而池塘养殖主要的环境因子包括溶氧量、pH值、光照度、透明度、水温、重金属含量、铵盐、氮盐、鱼池换水周期和鱼池消毒用品等，其中以池塘含氧量最为重要。本系统采集溶解氧、pH值、光照度、水温等信息。目前测定水体溶解氧含量的常用方法有碘量法、氧电

5、极法、电导法、极谱式覆膜电极法和荧光猝灭法等。其中荧光猝灭法测量准确度高、维护方便，故系统采用荧光猝灭型溶解氧传感器。另外池塘水体pH值也是很重要的环境因子，系统采用在线玻璃复合电极测量pH值。此外，光照度和水温也是影响水体溶解氧含量的关键因素。不同光照强度、不同水温下的溶解氧含量是不同的，因此系统要根据实际温度和光照强度来设定相应的溶解氧阈值，以使养殖生物的生长环境处于最佳状态。系统采用输出为0～5V标准信号的集成光照度传感器和数字式的温度传感器DS18B20。温度传感器的输出为数字信号，易于处理且抗干扰强。溶解氧传感器采用基于荧光猝灭原理的美国进口Vernier传感器，该传感器具有自动温度

6、补偿及自校准功能且免维护时间长、精度高，其输出为标准信号0～5V可直接送ADC进行转换。pH值采集部分包含pH玻璃复合电极、信号放大滤波处理两大部分。pH玻璃复合电极输出－420mV～420mV电压信号，且输出阻抗高(约为1010Ω)，因此需要用运算放大器对其进行阻抗匹配和放大处理。此外，为了给用户提供池塘的当前水位值，系统还采集池塘的水位信息。此部分也可为水泵供水提供重要依据。2．1．3键盘输入及液晶显示单元5学海无涯此部分完成和用户的交互。本单元一方面接收用户的输入信息(如各参数的阈值、工作模式及定时控制的时间等)，另一方面，系统采集的各项参数信息、系统及外设的运行状态以及警告建议信息等都

7、可在液晶上实时显示。通过用户接口，用户可以很好地了解系统的工作情况并对其做出适当及时地控制。2．1．4控制单元本系统的外接设备有增氧机和投料机。系统可根据采集的参数信息进行自动控制，也可由服务器通过远程发送的控制命令进行远程控制。考虑到池塘可能在夜间出现溶氧量低或者需要进行投料操作等，设计了精确定时控制，这样方便了用户的操作，节省了人力。目前的渔业智能养殖系统一般与传统的人工控制不兼容。本系统工作