水產養殖監控系統
一、KITOZER（開拓者）水產養殖監控系統概述
本系統無線傳感器網絡技術設計。傳統的監測系統采用鋪設線纜的方式進行數據采集，工程量大、成本高，同時由于傳感器大多通過微電壓進行數據采集，過長的線纜鋪設會導致數據的誤差較大。本系統采用包含的4G網關和2公里節點組成多點多跳的星狀網絡，特有的電源管理系統結合超低功耗的芯片設計，使整套系統僅需要太陽能供電，并能夠在陰雨天氣保證長期穩定的運行。
二、水產養殖監控系統的原理
水產養殖環境遠程智能監控系統由前端部分來完成對環境監測因子的含量的監測與匯總、轉換、傳輸等工作，監測因子包括水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等，這些監測因子由數據采集終端使用不同的方法進行測量獲得一個非常準確的測量數據，此結果通過數據處理轉換后經由網絡向在線監測數據平臺傳輸數據，在線監測數據傳輸平臺來實現數據的接收、過濾、存儲、處理、統計分析并提供實時數據查詢等任務，當溶氧超過設定值的時候，可靠、準確、實時、全面、快速、高效的將真實的水產養殖環境信息展現在管理人員的面前自動開啟或者關閉指定設備。整個系統可達到安全、可靠、實時、準確、全面、快速、高效的將真實的水產養殖環境信息展現在管理人員的面前。
三、系統的組成與功能
本系統利用傳感器測量出水中相應的環境因子（如PH值，溶解氧，溫度等），然后利用相應參數的在線儀表讀出傳感器傳出的信號，并可將這些信號轉化為數字信號或者模擬電流信號，傳入現場PLC控制系統以及終端，再通過編制的軟件實現數據整理和數據分析，并實施預警預報。
1、數據中心
數據中心可實現對數據的接收、存儲、顯示、數據請求以及曲線顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監控中心預警以及通過客戶端軟件方便地訪問實時和歷史數據。
2、空氣質量監控點
實時將現場的水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等數據采集到數據采集終端內，根據實時數據實現采集點現場的自動報警，防止事故的發生（并預留監控點的控制接口）。
3、用戶手機
通過智能手機訪問數據中心采集現場實時數據或編輯短信發送到數據采集終端采集現場實時數據。
四、系統界面
系統采用圖形化顯示界面，提供柱狀圖、實時曲線、歷史曲線等顯示手段，使用戶觀察數據更加直觀和方便。
1.設備配置
該功能是使用軟件的第一步。點擊主界面中的<設備配置>按鈕進入界面。
2.權限管理
軟件操作用戶的權限管理，可以進行用戶的添加、刪除、修改密碼、注銷用戶操作。在主界面點擊<權限管理>按鈕進入界面。
3.實時監測
軟件的主功能和主界面，在該界面中用戶可以實時查看當前系統中的水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等數據及報警信息。點擊<實時監測>按鈕，顯示該界面。
4.報警查詢
查詢歷史報警信息。點擊<報警查詢>進入界面。在該界面中，用戶可以通過選擇設備標識和時間段來查詢相關歷史報警信息。點擊<導出>按鈕，將查詢到的報警信息導出到Excel表格中。
5.短信設置
進行短信報警及其相關的各項設置。
五、系統功能特點
1.實用性
水產養殖地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的網絡高信號捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網絡的正常運行。
2.實時性
采用更新的通信和軟硬件技術，建立了清晰和合理的系統架構，可以實現多線程的遠程并發通信，在幾秒時間內，可以讓成百上千臺的數據采集終端實時傳送到監控中心進行集中監視和遠程調度，實現故障信息的及時報警?？梢赃M行系統或模塊的無限擴展，便于長期的升級和維護，延長系統的壽命，通過更新部件，能讓系統一直存在下去，而不至于整個系統癱瘓，造成大量的投資損失。
3.操作簡易性
系統軟件功能完善，模塊化、圖形化設計，全過程全中文幫助，操作簡單方便。
4.性價比高
該系統專為水產養殖環境監控量身定制，充分考慮到水產養殖環境各個環節的業務需求。
六、系統的優勢
1.軟件系統基于成熟的物聯網通用平臺，系統運行穩定可靠，性能優異。采用云計算模式，客戶無需架設專門的服務器和網絡系統，節省投資，軟件系統部署和維護簡便。
2.集成的視頻監控功能，視頻與環境監控無縫集成，實現真正意義的可視化監控管理。
3.集成度高，前端監控設備選用文朗潤誠自主研發的一體化溫室智能監控終端，集成度高，無需專門安裝，插電即用，后期維護簡便。
4.硬件可靠性高，防塵、防水，可以安裝在戶外，適應陰雨潮濕等惡劣環境。
5.軟件系統功能完善，專門為農業客戶定制的系統界面，界面友好，操作便捷。集成的視頻監控功能，實現便捷的遠程可視化管理。
6.兼容性好，通過配置，可以連接客戶已有的不同廠商品牌的采集和控制設備。靈活的配置功能，可以滿足不同客戶的個性化需求。
7.支持計算機、手機等多種終端訪問，提供智能手機客戶端軟件，可以隨時隨地監控溫室環境。集成手機短信、email等多種展現和交互方式，信息傳遞及時、便捷。
8.系統擴展性好，支持二次開發，可以與客戶現有其它信息系統深度集成。
9.配套的農業知識庫，農產品溯源系統等附加功能。
10.養殖的條件變得可控，養殖環境不再受天氣的限制，養殖水體的水溫，溶解氧、PH值，氨氨含量等等一系列的重要的影響因素都變得可控可調；
11.水產養殖監控系統的運用大大降低傳統的養殖成本，包括人工、餌料成本。
七、應用范圍
該系統廣泛適用于水產養殖行業。
八、案例分析
某河蟹養殖環境智能監控系統
（1）溶解氧智能傳感器
本系統采用具有自校準、自診斷、即插即用、能耗管理功能一體化特點的溶解氧智能傳感器。溶解氧智能傳感器主要包括傳感器探頭和變送器兩個部分。傳感器探頭包括溶解氧探頭和溫度探頭，可同時測得溶解氧信號與水溫信號。
傳感器工作過程如下：
1)探頭檢測的水體溶解氧信號與溫度探頭檢測的水體溫度信號，通過各自的信號調理電路進行放大濾波處理后，通過溶解氧智能變送器的微處理器進行 A/D 轉換。
2)然后根據IEEE1451. 2協議對轉換結果進行溫度補償以得到精確的溶解氧值。
3)溶解氧智能變送器將處理過的結果通過RS485通信模塊傳輸至數據采集節點。
（2）無線傳感網絡與各節點設備
數據采集節點、控制節點（中繼節點）、匯聚節點等設備通過自組織的方式部署在水質監測的實際環境中，在覆蓋范圍內的節點構成無線傳感網絡。網絡中分布于不同區域的節點，被劃分到各個子網中進行管理。網絡中監測到的水質數據通過多跳路由的方式在相鄰節點間進行傳遞，傳送到現場監控計算機，現場控制軟件系統對水質數據進行綜合分析和處理后做出相關解決方案提供給決策者，或將相關監控數據提供用戶瀏覽。
（3）現場監控中心
河蟹養殖水質智能監控系統的現場監控平臺安裝在河蟹養殖場的中心辦公室。監控平臺應具備的功能有：
1) 可實時顯示水質參數數值的變化
2) 可顯示水質參數任意時間段的歷史數據
3) 可存儲、下載水質參數歷史數據
4) 可顯示數據變化曲線
5) 可修改、查詢系統狀態與參數設旨；顯示各節點通訊狀態及能量狀況
6) 可實現對增氣機等設備的自動化、智能化控制，同時也應具備人為控制功能。
考慮以上所述必備功能，系統采用PC電腦作為現場監控計算機，完成水質參數的采集、處理、顯示、存儲、調控等功能?，F場監控計算機通過RS485串口與匯聚節點進行通信，接收水質參數數據，并發送水質調控指令。
九、配置清單
十、技術參數
1.管理監控服務器
產品型號：KTR-X86
CPU：J1900
USB：4個USB口
IO通道：6DI 2 DO
硬盤：機械硬盤500G (可選配固態硬盤120G或240G)
以太網口：1個10/100/1000M以太網口
電源輸入：AC 220V
功耗：<80W
環境溫度：-10℃～50℃
環境濕度：10%～90%RH，無凝露
靜電防護：接觸放電:±6KV；空氣放電:±8KV
EFT防護：±2KV
長×寬×高：440MM × 280MM × 44MM
內存：1xSO-DIMM，DDR3 1333MHz Memory，4G(可選配8G)
串口：2個RS232，6個RS485串口
2.采集模塊
產品型號：KTR-8060
隔離電壓：5000VRMS
輸入阻抗：3KΩ/0.5W
計數通道： 8
輸入頻率： 100 Hz
脈沖寬度： 5 ms
觸點容量：（交流）250 V/3 A
觸點容量：（直流）30 V /3 A
接通時間(典型)：3 ms
斷開時間(典型)：1 ms
絕緣電阻：1000 MΩ（500VDC）
RS-485通訊接口（2線制）
輸入阻抗：3KΩ/0.5W
電源要求：+9V~+36VDC
功耗：1.9W/24VDC
械特性：ABS塑料外殼，標準DIN導軌安裝
工作溫度：-10~70℃
存儲溫度：-25~85℃
濕度：5~95%，無結露
3.pH傳感器
產品型號：KTR-P06-PH
測量范圍：0~14PH
精度：±0.1PH
工作溫度：0~60℃
PH信號輸出：4~20mA
耐壓范圍：0~4bar
響應時間：≤10S
工作電壓：12V
4.氨氮傳感器
產品型號：KTR-6500-NH4
測量范圍：0.1~18000ppm
分辨率：0.001ppm
測量精度：±3%
Temp測量范圍：0~50℃
分辨率：0,1℃
測量精度：±0.2℃
耐壓范圍：0~3bar
5.溶氧傳感器
產品型號：KTR-952-DO
測量范圍：0~20mg/L
測量精度：±0.2%FS
溫度測量范圍：0~60℃
溫度補償：自動
輸出信號：4~20mA
耐壓范圍：0~2bar
6.光照度變送器
產品型號：KTR-100LUX
直流供電：DC10~30V
波特率：2400/4800/9600
溫度精度：±0.3℃（25℃）
濕度精度：±2%RH（60% 25℃）
光照精度：±7%
溫度量程：-40~80℃
濕度量程：0~100%RH
設備功率：≤0.5W
7.亞硝酸鹽傳感器
產品型號：KTR-ADC-3H1
測量范圍：0.1~1000mg/L
分辨率：0.01mg/L
溫度范圍：0~50℃
測量精度：±2.5%
輸出方式：RS485接口
電源：9~36V
產品材質：PPS材質
8.鹽度傳感器
產品型號:KTR-A023-LH
量程范圍：0~20uS/cm
分辨率：0.01
精度：±1.5%F.S
工作溫度：0~65℃
工作壓力：＜0.6Mps
供電：12VDC~24VDC±10%
校準方式：兩點校準
功耗：＜0.5W
9.葉綠素傳感器
產品型號：KTR-P-1
量程范圍：0~1000NTU
分辨率：0.1NTU
精度：＜5%
電源：DC5~12V
電流：＜50mA
數據通訊：RS485
深度：水下10米
10.硫化氫傳感器
產品型號：KTR-H2S-A1
工作電壓：DC12~24V±0.2V
量程范圍：0~300ppm
分辨率：1ppm
測量誤差：±10%FS（25℃）
響應時間：＜2min
輸出方式：RS485
11.水位傳感器
產品型號：KTR-H-300
測量介質：-100~260MPa
量程范圍：0~50mH
精度等級：0.1%FS
工作溫度：-40~85℃
過載能力：200%滿量程
穩定性能：±0.1%FS/年
十一、總結
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