智能水产养殖控制系统的实现

摘要：近年来,随着自动化理念的推广和高密度智能化水产养殖的需求,自动化水产养殖技术已经在水产养殖中得到了广泛应用。针对工业化水产养殖系统的主要类型、总体布局特点及其优劣进行了概括和比较,并基于LabVIEW系统编程的系统所涉及的监测技术、数据处理技术、控制技术以及通信技术等关键技术进行了优化设计,以期能够为开发人员科学、合理地设计自动化水产养殖系统提供参考依据，使得水产养殖系统可以稳定、高效、智能化运行，大大提高了水产养殖的质量和水产养殖工作人员的效率。

关键词：自动化；LabVIEW；水产养殖

0引言

水产养殖是中国的传统产业之一，目前我国的水产养殖业多数是以粗放型的传统养殖模式为主，其特点是自动化程度不高，主要靠人工进行水质监测及实行投料操作。在集团化养殖的过程中，传统的养殖方法给企业的管理带来了极大的困难，也对饲料的投放造成了极大的浪费。因此采用现代科学技术进行精细养殖代替传统的粗放型养殖是全球竞争的结果，必需从观念上充分的认识，从技术上不断地加强研究。影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧，ph值等，水质的好坏关系到养殖效益、养殖效果、养殖风险等各方面的因素。目前国内的水产养殖对水质的监测主要是以人工取样、化学分析为主，并且需要有专业人员定时操作，并且测量的数据有滞后性。而国内的水产养殖多分布在较偏远的位置，实时的人工采样非常困难，传统的取样测量方法不能满足实时监测的需求。而对水产养殖中水质的检测是养殖业中的重要环节，如果能根据水质变化及时地采取相应措施，可以及时地减少养殖中的损失，根据水质及天气的情况采取恰当的投料措施，可以有效提高养殖利润。

1系统总体方案设计及主要技术介绍

该系统采用LABVIEW平台开发整个软件，数据库采用OFFICE软件下的ACCESS模块进行数据库开发。外部的硬件采用研华的ADAM4520，ADAM4018+，还有ADAM4050模块进行开发。整个系统主要分为三个部分，即数据检测区、远程检测区和养殖环境检测区。此系统可以实现以下功能：⑴自动监测水库水质，测量的主要参数为：PH值、溶氧值、亚硝酸盐值、水温、气温数据。⑵该系统可与市售的自动投料机配合使用，可在测控中心实现投料控制。并能通过超声波传感器测量料筒仓内的饲料余量，余量在集控中心的屏幕上。当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。⑶具有自动称量的功能，电子秤的称量数据在屏幕上显示，每次称量数据记录进数据库并统计，可查询。⑷通过摄像头完成投料现场的实时监控，监控视频资料存储在硬盘录像机中。⑸以每个塘为单位，可输入每日投料量、每日用药量、总计投苗量等相关数据，可直接分析成本。

1.1水产养殖系统界面

水产养殖系统界面是最主要的人工操作窗口，主要由现场设备状态和两大选板组成：数据监测和远程控制。现场设备状态可显示正在称量、数据存储、灯光、增氧机1/2/3/4、投料显示的工作状态，数据监测和远程控制选板可同时实现养殖现场的各参数监测及系统部分硬件设备的控制。数据监测选板⑴时间显示：可显示当前日期与当前时间。⑵水质参数监测：可监测并显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温数据。⑶水质数据表：实时显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温数据并保存。⑷成本核算：以每个塘为单位，可输入每日投料量、每日用药量、总计投苗量等相关数据，可直接分析成本。

1.2远程控制选板

⑴投料控制：可与市售的自动投料机配合使用，可在测控中心实现投料控制。并能通过超声波传感器测量料筒仓内的饲料余量，余量在集控中心的屏幕上。当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。⑵称量控制：总部通过视频及现场电子秤的读数监督称量时的秩序。⑶投料记录：系统记录下整个投料的时间，存储进数据库。⑷称量记录：电子秤的称量数据在屏幕上显示，每次称量数据记录进数据库并统计，可查询。⑸视频监控窗口：通过摄像头完成投料现场的实时监控，监控视频资料存储在硬盘录像机中。

2软件支撑及系统实现

系统采用LABVIEW平台开发整个软件。LabVIEW是最佳的图形化系统设计软件，提供很多外观与传统仪器（如温度计）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序，非常适用于本系统的开发及使用。

2.1485总线通信

ADAM4520模块是将计算机的串口通讯转为485总线通信，延长了通信的距离，在不采用中继模块的情况下，也可通讯1.2KM，如果采用中继模块则可以使通讯距离变得更远，满足了水库远距离通讯的需求，可将水库的中控室的控制信号控制设置在水库周围的所谓设备，实现了水库现场的自动控制。

2.2远程通信

通过LABVIEW的网页的形式将养殖现场的软件到网络上，这样即可在有因特网的任何地方访问养殖现场的PC机，远程控制中心所显示的界面跟养殖现场的界面完全一致。则在集控中心操作此系统的方法跟在养殖现场操作的方法完全一致，用简单的方法实现了远程的水产养殖测控系统，实现了水产养殖的远程控制及管理。

3系统运行效果

3.1数据监测选板模块运行效果

放置在养殖环境里的水质传感器，采集到的各种数据经计算转化后存储到ACCESS数据库的同时，在数据监测选板上通过相应的仪表直观的显示PH值、溶氧值、亚硝酸盐值，水温、气温。水产养殖中水质的检测是养殖业中的重要环节，如果能根据水质变化及时地采取相应措施，可以及时地减少养殖中的损失，根据水质及天气的情况采取恰当的投料措施，可以有效提高养殖利润。

3.2远程监控选板模块运行效果

3.2.1投料控制模板

养殖人员能够精确定量的控制喂料量，设置定时投料时间值和投料速度控制投料，抛洒范围大，极大程度的减轻劳动强度，节约人力成本。并且余量可在集控中心的屏幕上，当余量低于设定的数值时在集控中心有提示功能。同时，对整个投料装置及投料情况进行视频监控。

3.2.2设备控制模板

水产养殖过程中的人工操作环节由智能系统自动完成，并且可以实现远程控制，工作人员无需亲临养殖现场便可监控水产养殖单元的实际情况，有突发事件时系统自动报警，水产养殖单元的管理可通过监控设备进行量化的设置，使得管理更加的数字化、标准化，有利于统一管理标准。

4结束语

这是一种基于LabVIEW远程测控技术智能水产养殖系统。水产养殖环境参数监控系统是利用现有的水质参数传感器、环境参数传感器、水产养殖执行设备等电子产品结合通信网络实现，用监控设备检测鱼池周围的环境。对养殖水质的各类参数进行自动监测，实时地为管理者提供数据，养殖者可以自行更改水中各类物质进行更改。工作人员无需亲临养殖现场便可监控水产养殖单元的实际情况，水产养殖单元的管理可通过监控设备进行量化的设置，使得管理更加透明化、一体化，有利于统一管理标准，完善水产养殖的科学养殖和专业化管理，最终实现增加鱼的产量和减少与的死亡的目标。

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作者：张金慧 陆宗 陆欢 周业霖 郑金存 单位：玉林师范学院电子与通信工程学院