海水水產養殖水質在線監測系統方案
2025-02-14 11:46:17 admin
一、系統目標
為海水養殖（如魚類、貝類、海參等）提供實時、精準的水質監測，優化養殖環境，預防病害，提升產量和質量，降低人工巡檢成本。
二、核心監測參數
參數 檢測意義 傳感器類型
溶解氧（DO） 影響生物呼吸和生長，需維持4-8 mg/L 光學/電化學傳感器
溫度 影響代謝和繁殖，需根據物種設定閾值（如15-30℃） 數字溫度傳感器
鹽度 海水養殖核心指標，通常25-35‰ 電導率傳感器
pH值 影響生物酶活性，適宜范圍7.5-8.5 玻璃電極傳感器
氨氮（NH?-N） 毒性物質，濃度需<0.02 mg/L 離子選擇性電極/光學傳感器
亞硝酸鹽（NO??） 高濃度導致缺氧，建議<0.1 mg/L 分光光度法傳感器
濁度 反映水體懸浮物，影響透光性和生物行為 光學散射傳感器
葉綠素a 監測藻類密度，預防赤潮 熒光傳感器
三、系統架構
感知層
傳感器網絡：部署于養殖池、進排水口等關鍵節點，支持防腐蝕設計（如鈦合金外殼）。
供電方案：太陽能+鋰電池（離岸場景）或市電（近岸）。
抗干擾設計：防生物附著涂層，自動清潔裝置。
傳輸層
通信方式：
短距離：LoRa、ZigBee（適用于集中式養殖場）。
長距離：4G/5G、NB-IoT（適合分散式或離岸場景）。
邊緣計算網關：本地數據預處理（濾波、異常值剔除），降低云端負載。
平臺層
云端服務器：存儲歷史數據，支持AI分析（如預測溶氧變化趨勢）。
本地服務器（可選）：保障網絡中斷時基礎功能運行。
應用層
可視化平臺：實時儀表盤、數據曲線、多參數關聯分析。
移動端APP：報警推送（短信/微信）、遠程控制增氧機/投餌機。
四、核心功能
實時監測與報警
自定義閾值報警（如溶解氧低于3mg/L觸發聲光報警并啟動增氧機）。
多級預警機制（提醒、緊急、災難級）。
數據分析與決策支持
自動生成水質日報/周報，對比歷史數據。
AI模型預測溶氧波動、藻類爆發風險。
設備聯動控制
根據水質參數自動調節增氧機、水泵、投餌機。
支持手動/自動模式切換。
權限管理與追溯
多角色權限（管理員、技術員、養殖工）。
數據區塊鏈存證（可選），滿足合規要求。
五、實施步驟
現場勘察：確定監測點密度、通信信號覆蓋、供電條件。
硬件部署：安裝傳感器、網關、供電設備，防雷擊設計。
軟件配置：云端平臺對接、報警規則設定、用戶權限分配。
聯調測試：模擬極端場景（如斷網、參數超標），驗證系統穩定性。
培訓與交付：操作手冊、故障排查指南、定期回訪。
七、優勢與創新點
精準性：多傳感器數據融合+AI校正，減少誤差。
擴展性：支持添加新參數（如重金屬監測模塊）。
低功耗：NB-IoT模塊待機功耗<5mA，適合太陽能供電。
災備設計：本地緩存數據，網絡恢復后自動同步。
八、應用案例
山東某海參養殖場：部署后溶氧超標事件減少70%，年度增產15%。
福建大黃魚深海網箱：通過葉綠素a監測提前預警赤潮，避免損失200萬元。
通過該系統，養殖戶可實現從“經驗驅動”到“數據驅動”的轉型，顯著提升管理效率和經濟效益。
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