面向水产养殖的智能化补氧系统1

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1、水产养殖的智能化补氧系统的研究(西北农林科技大学，机电学院陕西杨凌712100)摘要：为了提高单位鱼塘面积的养殖密度，防止鱼塘因溶氧量过低而影响鱼类的正常生长，同时为了减轻渔民的劳动强度增加他们的经济效益，开发研制了一套基于ZigBee无线传输协议的智能补氧系统。该系统通过ZigBee无线传输能够实现对增氧机的远程无线自动控制，该系统可实时监测鱼塘中的溶氧量并根据不同温度下的溶氧量饱和度不同进而对鱼塘溶氧量设置合适的参数，根据设置的上下限参数对增氧机进行自动控制，保证鱼塘溶氧量在鱼类适宜的范围内，有效提高了鱼类生长的安全性。关键词

2、：水产养殖；增氧机；CC2430芯片；Zibbee射频技术引言渔业养殖水域是水产养殖动物的生活环境，每一种水产养殖动物都需要有适合其生存的水质环境。水质环境若能满足要求，水产养殖动物就能生长和繁殖，如果水质环境中的水受到某种污染，某些水质指标超出水产养殖动物的适应和忍耐范围，轻者水产养殖动物不能正常生长，重者可能造成水产养殖动物大批死亡。溶解氧是指溶解于水中的分子态氧，是水中生物和植物生存不可缺少的条件[1]。我国养殖的几种主要鱼类，在成鱼阶段可允许的溶氧量为3mg／L以上。当溶氧降低到2mg／L以下时，就会发生轻度浮头；降到0．

3、8—0．6mg／L时，出现严重浮头(鱼类发生一次严重浮头就像生一场大病一样)；降到0．5—0．3mg／L时，鱼就会窒息而死[2]。为此能有效地监测和控制水中溶氧量成为水产养殖急需解决的问题。国内外针对水产养殖监测技术已开展大量研究，有效地提高了传统水产养殖的精准管理水平。现有宋敬德等开发的工厂化水产养殖的多点水质在线监测系统具有位置灵活、测量准确、方便的优点，但需要人工观测或周期接入计算机读出历史数据，无法实现实时监测和自动控制[3]。吴沧海等人开发的渔业水质自动监控系统，解决了渔业生产过程中增氧、投饲、污水零排放和水质自动调理等

4、环节的控制技术，为养殖业的科学管理提供了很大的方便[4]。但是该监控系统价格昂贵、安装复杂、维护困难且不易操作，不适合我国现有的中小型水产公司和个人使用。目前，李增祥等人设计的AVR单片机在鱼塘溶解氧检测中的应用能够实时监测并控制增氧机的开关[5]，但是由于该系统监测和控制必须在一起，不能够进行无线控制，对控制增氧机的电路要求很高，不易实现，在渔塘和供电室距离较远的实际情况中不适合使用。本文提出基于CC2430芯片的Zigbee无线传输和监控模式，设计开发以CC2430芯片和增氧机为核心的监控系统，支持无线传输、实时监测、自动增氧

5、等功能。其中Zigbee是现有的无线和有线通信技术中最低功耗，最低成本的技术[6]该系统具有成本低、操作简单、应用范围广等优点，为我国现阶段水产养殖业实现科学养殖，达到低成本、高效益工厂化养殖的有效实施提供可行方案。1、系统总体设计本系统分为采集设备和控制设备两部分，均采用模块化设计主要由数据采集模块、中央处理模块、控制模块和人机交互模块四部分组成，采集设备包括数据采集模块和中央处理单元，控制设备包含中央处理模块、控制模块和人机交互模块。其中数据采集模块通过溶解氧传感器、温度传感器及其调制电路，完成对鱼塘溶解氧浓度和温度的实时监测

6、，并将采集的信号传送给采集设备中央处理单元。中央处理模块通过连接I/O和加载软件的不同分别作为采集设备和控制设备的处理单元，完成溶解氧浓度解析和增氧机的控制；同时由于监测设备与可控设备位置存在差异，两类中央处理模块间需完成基于Zigbee网络的无线数据交互。forthequalityofreviewsandreview.Article26threview(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinvestigation;(C)submissionofpr

7、ogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherviewsareclear;(D)theborrower,guarantorloans控制模块根据接收到控制设备中央处理模块的控制命令，完成对增氧机的控制，从而实现鱼塘溶解氧浓度的智能控制。考虑到不同鱼类不同阶段溶解氧需要量的差异，本系统还可以通过人机交互模块，其与可控设备中央处理模块相连，完成对不同鱼类的不同生长期设置不同阈值范围，从而更好的适应鱼类对溶解氧浓度的需求。系统整体框图如图1所示图1整体框图2系统硬件设计2.1中央处

8、理单元中央处理模块采用TI公司的CC2430作为中央处理芯片，CC2430专门针对IEEE802.15.4和ZigBeeTM应用，它可以用很低的费用构成ZigBee节点[7]。其主要任务是：（1）负责节点间的通信；（2）完成数据的处理、无线传输、控