CN104765317A - 一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警*** - Google Patents

一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，包括现场水质数据采集传感器模块、现场数据展示及预警集成模块，光缆通信总线模块，中心数据展示及预警集成模块，在线监控数据中心模块，Web Services调用组件模块，Web动态页面数据展示及预警模块，通过两级设置数据展示及预警集成模块，实现了第一时间提供预警信号帮助一线养殖工人和总部人员迅速定位庞大数量的标准养殖池中出现异常情况的养殖池，并可以在养殖场现场和总部两级直观调整指标阀值参数。为一线养殖工人进行参数配置、调试、数据采集与监测等提供便利。

Description

一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***
技术领域
本发明涉及海水水产养殖领域，更具体地，涉及一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***。
背景技术
我国是水产养殖和消费大国。改革开放以来，我国渔业实现了从“捕捞为主”向 “养殖为主”的历史性转变，水产品总量中养殖产品所占比例从三十年前的30%增加至 70%。然而长期以来，我国水产养殖生产经营者多以追求产量和近期经济效益为目标，养殖 密度过高；生产管理仍以养殖经验（常规养殖规律）为指导，缺乏精确可靠的数据支撑，难以长久保障产量。对突发事件的预警、应变、处理能力都比较薄弱。而陆基水产养殖在整个行业中占比显著。
陆基水产养殖环境主要受水质条件影响 。常规水质评价指标包括水温、酸碱度（pH值）、溶氧量（DO）、盐度（电 导率）、浊度、氧化还原能力（ORP）、生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、抗生素 含量和重金属含量等。
其中对养殖风险影响因素最大的是水温、酸碱度（pH值）、溶氧量（DO）。往往水温、酸碱度（pH值）、溶氧量（DO）一旦发生异常并持续十分钟以上，就能造成养殖企业的重大损失。而我国的养殖企业通常配备的24小时值班制度采用人工监测法（即工作人员在现场用便携式仪器进行测量， 或取样后送实验室分析，是目前我国养殖商户最常用的监测手段），若要达到低于每十分钟一次的频率，人力、检测监测成本则大大上升。
当前欧美日等发达国家重点研发高精度、质量可靠、多参数集成的在线检测设备，用于水质监控。主要厂商有德国的WTW和 LAR、美国的HACH和YSI、日本的岛津等。国外产品价格高昂，售后及维修困难，且对我国水产养殖业的针对性不强，难以在国内水产养殖领域广泛使用。
但无论国内国外，众多在线监测检测设备在易用性和易维护性方面对人员素质方面有很高要求。往往熟悉设备的人员远离一线，对指标背后所反映的风险认识不足。而懂生产的一线养殖工人面对复杂***很难上手，无法正确使用设备发现异常指标。而且国内一线养殖工人的平均素质短期内很难得到整体提高。这样就出现了高端设备无法快速有效实际帮助生产一线第一时间发现问题。
当然，伴随着物联网技术的发展，在其他领域也出现过类似的技术启示，如公开(公告)号103513616A所展示的“全天候水质监控服务平台”发明提供一种检测、分析、控制、数据传输为一体，可实现远程监控并操作的全天候水质监控服务平台。但其中采用的GPRS通讯模块在路基水产养殖的高湿环境下耐用性不足，然而水产养殖中对溶氧等重要指标的监测一旦发生中断短期内又无法恢复，造成的损失非常致命。另外通过PLC预设的程序没有明确说明支持监控现场人机友好的重设预警阀值，在预警和人机交互方面只说明发生故障时提醒操作人员维护，快速提供解决方案，也没有明确如何友好高效、简洁的提醒水产养殖的一线员工哪里出了问题，哪个指标出现问题，在易用性和直观性上没有具体解决方案。尤其重要的是，该技术方案只设置了一级监控体系，当这一级监控体系出现故障时，整个***陷入瘫痪，而对于养殖业来说，这种监控空白段将造成难以估量的损失。
而本发明中所述的光缆通信总线模块通过光缆通信有效降低高湿环境易造成电子设备故障的发生率，所述的现场数据展示及预警集成模块和中心数据展示及预警机成模块，通过蜂鸣器和触摸屏恰好解决了可在监控现场人机友好的重设预警阀值并使得水产养殖一线员工和监管人员能快速接收警报确定问题养殖区域。
如何通过物联网技术充分发挥我国养殖企业特点，一天之内即能完成***部署，同时又不增加额外人力、检测、监测成本，实际有效的帮助一线养殖工人及时发现水质指标异常，并迅速定位问题养殖池。
本发明提供了一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，正好可以解决上述问题，从而降低水产养殖企业投资的风险和成本，提高企业的生产效率和抗风险能力， 提升企业管理水平。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，本发明采取的技术方案是：
一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，包括现场水质数据采集传感器模块、现场数据展示及预警集成模块，光缆通信总线模块，中心数据展示及预警集成模块，在线监控数据中心模块，Web Services调用组件模块，Web动态页面数据展示及预警模块。
所述的现场水质数据采集传感器模块数量与不同品种养殖区域数量相对应，每个现场水质数据采集传感器模块包括若干组传感器，每组传感器又分别包含一个现场采集器，每组传感器用于采集水质数据并将采集到的水质数据传输到现场采集器，现场采集器采用自定义协议包把该现场的所有传感器数据汇总成一定格式后上传给现场数据展示及预警集成模块，所述的现场采集器具有现场重新设定所连接的传感器指标的初始值功能。
所述的现场数据展示及预警集成模块为第一级数据展示及预警集成模块，其组数与现场水质数据采集传感器模块对应，每组现场数据展示及预警集成模块分别包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，每组现场数据展示及预警集成模块用于分别接收并解析从各个现场水质数据采集传感器模块包括现场采集器上传的数据，并将数据以表格形式显示在自身所含有的触摸屏上并开启预警，通过操作人机界面触摸屏查询本地现场任意一组水质指标数据，重新设定警报阀值区间，发出声响警报同时发出亮灯警报指示具体到该现场任意一个养殖环境，可触屏操作取消任意警报或再次触发任意警报，或当该现场任意一个养殖环境水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持。
所述第一组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，用于支持上述若干组现场数据展示及预警集成模块和与之数量相对应的现场数据展示及预警集成模块以有线方式相互通信。
所述中心数据展示及预警集成模块为第二级数据展示及预警集成模块，包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，可用于可触屏操作人机界面触摸屏查询任意现场的任意一组现场数据展示及预警集成模块反映的水质指标实时数据，并可以设定警报阀值区间，一旦现场数据超出阀值，该模块发出对应的声响警报同时发出对应的亮灯警报指示到现场出现问题的养殖环境，同时触摸屏上该养殖环境的标记发生闪烁指示对应的养殖环境。又可触屏操作屏蔽任意警报或再次响起该警报，但触摸屏现实的该养殖环境标记一直保持闪烁，直到问题解决。或当任意一个养殖环境的水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持。
所述第二组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，支持所述若干组现场数据展示及预警集成模块和一个中心数据展示及预警集成模块相互通信。
所述在线监控数据中心模块，用于对现场水质数据采集传感器模块采集数据存储和管理；在线监控数据中心模块基于数据库服务器，可采用ACCESS、MySql、MS Server或Oralce数据库***，实现对在线监控数据中心模块采集数据的存储、管理。
所述Web Services调用组件模块，为Web动态页面数据展示及预警模块提供接口和支撑，Web Services调用组件模块支持SOAP协议，提供Web Services模块，支持XML和JSON格式；用于Web动态页面数据展示及预警模块从在线监控数据中心模块调用数据。
 进一步的，一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，所述传感器包括但不限于温度及DO传感器/或pH传感器和/或电导传感器和/或浊度传感器和/或ORP传感 器和/或COD传感器和/或抗生素传感器和/或重金属传感器
本发明取得的有益效果有：
1、针对多品种陆基养殖不同水区域环境配制独立的传感器和采集器，可以实现发现不同养殖区域内各种水质指标的异常情况，
2、分两级设置数据展示及预警集成模块，实现了第一时间提供预警信号帮助一线养殖工人和总部人员迅速定位庞大数量的标准养殖池中出现异常情况的养殖池，并可以在养殖场现场和总部两级直观调整指标阀值参数。为一线养殖工人进行参数配置、调试、数据采集与监测等提供便利。一旦某一级数据展示及预警集成模块出现故障，也不妨碍整个体系或各个体系的监管运行。
3、同时基于数据中心、Web技术、触摸屏技术的物联网数据采集与多级监测，提高了整个***的易用性和可靠性，节省了人力、 物力和财力，提高了水产养殖企业运行效率和抗风险能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于物联网的陆基水产养殖在线水质实时监控预警***一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，包括现场水质数据采集传感器模块、现场数据展示及预警集成模块，光缆通信总线模块，中心数据展示及预警集成模块，在线监控数据中心模块，Web Services调用组件模块，Web动态页面数据展示及预警模块。
所述的现场水质数据采集传感器模块数量与不同品种养殖区域数量相对应，每个现场水质数据采集传感器模块包括若干组传感器，所述传感器包括温度及DO传感器、pH传感器、电导传感器、浊度传感器、ORP传感器、COD传感器、抗生素传感器以及重金属传感器，每组传感器又分别包含一个现场采集器，每组传感器用于采集水质数据并将采集到的水质数据传输到现场采集器，现场采集器采用自定义协议包把该现场的所有传感器数据汇总成一定格式后上传给现场数据展示及预警集成模块，所述的现场采集器具有现场重新设定所连接的传感器指标的初始值功能。
所述的现场数据展示及预警集成模块为第一级数据展示及预警集成模块，其组数与现场水质数据采集传感器模块对应，每组现场数据展示及预警集成模块分别包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，每组现场数据展示及预警集成模块用于分别接收并解析从各个现场水质数据采集传感器模块包括现场采集器上传的数据，并将数据以表格形式显示在自身所含有的触摸屏上并开启预警，通过操作人机界面触摸屏查询本地现场任意一组水质指标数据，重新设定警报阀值区间，当任意养殖环境的水质数据指标超出阀值区间，则警报亮灯蜂鸣器发出声响警报同时发出亮灯警报指示具体到该现场任意一个养殖环境，此时可以指定现场人员到现场处理警报内容并可触屏操作取消任意警报或再次触发任意警报，或当该现场任意一个养殖环境水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持。
所述第一组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，用于支持上述若干组现场数据展示及预警集成模块和与之数量相对应的现场数据展示及预警集成模块以有线方式相互通信。
所述中心数据展示及预警集成模块为第二级数据展示及预警集成模块，包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，可用于可触屏操作人机界面触摸屏查询任意现场的任意一组现场数据展示及预警集成模块反映的水质指标实时数据，并可以设定警报阀值区间，一旦现场数据超出阀值，该模块发出对应的声响警报同时发出对应的亮灯警报指示到现场出现问题的养殖环境，同时触摸屏上该养殖环境的标记发生闪烁指示对应的养殖环境。又可触屏操作屏蔽任意警报或再次响起该警报，但触摸屏现实的该养殖环境标记一直保持闪烁，直到问题解决。或当任意一个养殖环境的水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持。
所述第二组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，支持所述若干组现场数据展示及预警集成模块和一个中心数据展示及预警集成模块相互通信。
所述在线监控数据中心模块，用于对现场水质数据采集传感器模块采集数据存储和管理；在线监控数据中心模块基于数据库服务器，可采用ACCESS、MySql、MS Server或Oralce数据库***，实现对在线监控数据中心模块采集数据的存储、管理。
所述Web Services调用组件模块，为Web动态页面数据展示及预警模块提供接口和支撑，Web Services调用组件模块支持SOAP协议，提供Web Services模块，支持XML和JSON格式；用于Web动态页面数据展示及预警模块从在线监控数据中心模块调用数据。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的 变换或替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范 围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***，其特征在于：包括现场水质数据采集传感器模块、现场数据展示及预警集成模块，光缆通信总线模块，中心数据展示及预警集成模块，在线监控数据中心模块，Web Services调用组件模块，Web动态页面数据展示及预警模块；
所述的现场水质数据采集传感器模块数量与不同品种养殖区域数量相对应，每个现场水质数据采集传感器模块包括若干组传感器，每组传感器又分别包含一个现场采集器，每组传感器用于采集水质数据并将采集到的水质数据传输到现场采集器，现场采集器采用自定义协议包把该现场的所有传感器数据汇总成一定格式后上传给现场数据展示及预警集成模块，所述的现场采集器具有现场重新设定所连接的传感器指标的初始值功能；
所述的现场数据展示及预警集成模块为第一级数据展示及预警集成模块，其组数与现场水质数据采集传感器模块对应，每组现场数据展示及预警集成模块分别包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，每组现场数据展示及预警集成模块用于分别接收并解析从各个现场水质数据采集传感器模块包括现场采集器上传的数据，并将数据以表格形式显示在自身所含有的触摸屏上并开启预警，通过操作人机界面触摸屏查询本地现场任意一组水质指标数据，重新设定警报阀值区间，发出声响警报同时发出亮灯警报指示具体到该现场任意一个养殖环境，可触屏操作取消任意警报或再次触发任意警报，或当该现场任意一个养殖环境水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持；
所述第一组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，用于支持上述若干组现场数据展示及预警集成模块和与之数量相对应的现场数据展示及预警集成模块以有线方式相互通信；
所述中心数据展示及预警集成模块为第二级数据展示及预警集成模块，包括人机界面触摸屏 、PLC控制柜和警报亮灯蜂鸣器，可用于可触屏操作人机界面触摸屏查询任意现场的任意一组现场数据展示及预警集成模块反映的水质指标实时数据，并可以设定警报阀值区间，一旦现场数据超出阀值，该模块发出对应的声响警报同时发出对应的亮灯警报指示到现场出现问题的养殖环境，同时触摸屏上该养殖环境的标记发生闪烁指示对应的养殖环境；
又可触屏操作屏蔽任意警报或再次响起该警报，但触摸屏现实的该养殖环境标记一直保持闪烁，直到问题解决；
或当任意一个养殖环境的水质指标落回设定的警报阀值区间，警报自动取消，以上的操作程序由PLC控制柜提供性能支持；
所述第二组光缆通信总线模块包括光纤收发器和24芯光缆，支持所述若干组现场数据展示及预警集成模块和一个中心数据展示及预警集成模块相互通信；
所述在线监控数据中心模块，用于对现场水质数据采集传感器模块采集数据存储和管理；在线监控数据中心模块基于数据库服务器，可采用ACCESS、MySql、MS Server或Oralce数据库***，实现对在线监控数据中心模块采集数据的存储、管理；
所述Web Services调用组件模块，为Web动态页面数据展示及预警模块提供接口和支撑，Web Services调用组件模块支持SOAP协议，提供Web Services模块，支持XML和JSON格式；用于Web动态页面数据展示及预警模块从在线监控数据中心模块调用数据。
2.按权利要求1所述的一种基于物联网的陆基水产养殖水质实时监控预警***,其特征在于，所述传感器包括但不限于温度及DO传感器/或pH传感器和/或电导传感器和/或浊度传感器和/或ORP传感 器和/或COD传感器和/或抗生素传感器和/或重金属传感器。
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