淡水珍珠蚌循环水养殖模式下分布式水质监控系统设计
发布时间：2021-06-10 11:41
为促进中国淡水珍珠养殖业由传统粗放模式向高效生态智能化改造升级,该研究针对珍珠蚌工厂化循环水养殖模式下的水质监控需求,开发了基于无线传感网络的分布式水质监控系统。系统采用感知层、传输层和应用层相结合的体系架构,由水质监测节点、气象监测节点、设备控制节点和监控中心组成。现场采用多参数传感器、ZigBee无线模块、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）和MCGS触控屏组合的方式,实现对多地点监测数据的实时采集、图形化显示和报警功能,对循环水处理设备的启停控制及藻类供饵自动控制功能;上位机采用MCGS网络版和SQL Server数据库构建监控数据中心。系统采用无线组网分布式架构,组网灵活且操作简单,简化了设备的安装和维护工作。经实际使用测试,系统工作稳定性和检测准确性均在98%以上,能够满足淡水珍珠蚌循环水养殖的监控需求,可以为珍珠蚌传统养殖模式的转变和产业生产方式的转型升级提供有利保障。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
现场控制箱与水质监测节点
选择对养殖水质的p H值、温度、溶解氧和氨氮量4个参数做误差试验，在开始试验前需要对传感器进行校准以消除偏差。对pH电极，分别用4.00、6.86和9.18的标准缓冲溶液进行多点校准；对溶解氧电极，先用约25 g无水Na2SO3溶液和500 m L蒸馏水配置溶解氧零点校正液，然后在25℃条件下进行满量程校验；对氨氮传感器，分别用浓度为2.39、6.48和11.8 mg/L的溶液进行多点校准。实际测试时，选取1号水质监测节点数据与哈希HQd系列和DR900水质分析仪作24 h采集数据对比，采集时间间隔30 min，数据对比结果表明本系统监测数据与哈希水质分析仪测试值差距不大，pH值误差在±0.3范围内，温度误差为±0.4℃，溶解氧误差为±0.3 mg/L，氨氮误差为±0.04 mg/L，可以满足珍珠蚌养殖对水质监测的使用要求（图9）。5 结论
整个监控系统的搭建过程分为两大部分，第一部分是硬件平台与下位监控系统的搭建工作，包括下位系统各环节的硬件设备选型、连接、组网调试和相关程序设计等；第二部分是远程上位机MCGS监控系统和SQL Server数据库的开发与实现。2 硬件平台与下位监控系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制[J]. 宦娟,吴帆,曹伟建,李慧,刘星桥. 农业工程学报. 2019(08)
[2]中国淡水珍珠养殖产业发展报告[J]. 李家乐,王德芬,白志毅,关翌博,吴丛迪,陈蓝荪. 中国水产. 2019(03)
[3]水产养殖水质检测与控制技术研究进展分析[J]. 尹宝全,曹闪闪,傅泽田,白雪冰. 农业机械学报. 2019(02)
[4]基于物联网的螃蟹养殖基地监控系统设计及应用[J]. 刘雨青,李佳佳,曹守启,邢博闻. 农业工程学报. 2018(16)
[5]推动淡水珍珠养殖业转型升级的思考和建议[J]. 刘晓军. 中国水产. 2018(05)
[6]发展智能化设施养殖模式 实现珍珠养殖业转型升级[J]. 傅建春. 现代农机. 2018(01)
[7]基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计与试验[J]. 吴亚垒,祁力钧,张亚,Elizabeth Musiu,李帅,程浈浈,程一帆. 农业工程学报. 2017(17)
[8]基于西门子S7-200 PLC的水产养殖自动控制系统研发[J]. 张红燕,袁永明,马晓飞,施珮. 农业网络信息. 2016(11)
[9]基于荧光图像的快速检测藻类浓度方法的研究[J]. 徐元哲,徐云升,谢鑫刚,吴路光,吕健威. 东北电力大学学报. 2015(05)
[10]基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统[J]. 杨旭辉,周庆国,韩根亮,郑礴,张红霞,卜世杰,徐武德. 农业工程学报. 2015(17)
博士论文
[1]基于计算智能的水产养殖水质预测预警方法研究[D]. 刘双印.中国农业大学 2014
[2]彩虹贝循环水养殖系统的设计与实验研究[D]. 黄志涛.中国海洋大学 2013
硕士论文
[1]基于物联网的水产养殖测控系统的设计与实现[D]. 王英杰.江苏大学 2017
[2]基于Modbus协议和模糊控制的智能渔业监控系统设计[D]. 董延昌.中国科学技术大学 2015
[3]影响三角帆蚌育珠效果关键因子研究[D]. 王晓艳.湖南农业大学 2011
本文编号：3222307
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
现场控制箱与水质监测节点
选择对养殖水质的p H值、温度、溶解氧和氨氮量4个参数做误差试验，在开始试验前需要对传感器进行校准以消除偏差。对pH电极，分别用4.00、6.86和9.18的标准缓冲溶液进行多点校准；对溶解氧电极，先用约25 g无水Na2SO3溶液和500 m L蒸馏水配置溶解氧零点校正液，然后在25℃条件下进行满量程校验；对氨氮传感器，分别用浓度为2.39、6.48和11.8 mg/L的溶液进行多点校准。实际测试时，选取1号水质监测节点数据与哈希HQd系列和DR900水质分析仪作24 h采集数据对比，采集时间间隔30 min，数据对比结果表明本系统监测数据与哈希水质分析仪测试值差距不大，pH值误差在±0.3范围内，温度误差为±0.4℃，溶解氧误差为±0.3 mg/L，氨氮误差为±0.04 mg/L，可以满足珍珠蚌养殖对水质监测的使用要求（图9）。5 结论
整个监控系统的搭建过程分为两大部分，第一部分是硬件平台与下位监控系统的搭建工作，包括下位系统各环节的硬件设备选型、连接、组网调试和相关程序设计等；第二部分是远程上位机MCGS监控系统和SQL Server数据库的开发与实现。2 硬件平台与下位监控系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于窄带物联网的养殖塘水质监测系统研制[J]. 宦娟,吴帆,曹伟建,李慧,刘星桥. 农业工程学报. 2019(08)
[2]中国淡水珍珠养殖产业发展报告[J]. 李家乐,王德芬,白志毅,关翌博,吴丛迪,陈蓝荪. 中国水产. 2019(03)
[3]水产养殖水质检测与控制技术研究进展分析[J]. 尹宝全,曹闪闪,傅泽田,白雪冰. 农业机械学报. 2019(02)
[4]基于物联网的螃蟹养殖基地监控系统设计及应用[J]. 刘雨青,李佳佳,曹守启,邢博闻. 农业工程学报. 2018(16)
[5]推动淡水珍珠养殖业转型升级的思考和建议[J]. 刘晓军. 中国水产. 2018(05)
[6]发展智能化设施养殖模式 实现珍珠养殖业转型升级[J]. 傅建春. 现代农机. 2018(01)
[7]基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计与试验[J]. 吴亚垒,祁力钧,张亚,Elizabeth Musiu,李帅,程浈浈,程一帆. 农业工程学报. 2017(17)
[8]基于西门子S7-200 PLC的水产养殖自动控制系统研发[J]. 张红燕,袁永明,马晓飞,施珮. 农业网络信息. 2016(11)
[9]基于荧光图像的快速检测藻类浓度方法的研究[J]. 徐元哲,徐云升,谢鑫刚,吴路光,吕健威. 东北电力大学学报. 2015(05)
[10]基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统[J]. 杨旭辉,周庆国,韩根亮,郑礴,张红霞,卜世杰,徐武德. 农业工程学报. 2015(17)
博士论文
[1]基于计算智能的水产养殖水质预测预警方法研究[D]. 刘双印.中国农业大学 2014
[2]彩虹贝循环水养殖系统的设计与实验研究[D]. 黄志涛.中国海洋大学 2013
硕士论文
[1]基于物联网的水产养殖测控系统的设计与实现[D]. 王英杰.江苏大学 2017
[2]基于Modbus协议和模糊控制的智能渔业监控系统设计[D]. 董延昌.中国科学技术大学 2015
[3]影响三角帆蚌育珠效果关键因子研究[D]. 王晓艳.湖南农业大学 2011
本文编号：3222307
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