本發(fā)明涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)擁有豐富的海洋資源和18000公里的海岸線，沿海地區(qū)的人們基本是以養(yǎng)殖為主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。近年來(lái)，養(yǎng)殖模式和技術(shù)的落后、水域資源的逐漸短缺、水體污染的逐年加重、水產(chǎn)品食品安全問(wèn)題的時(shí)有發(fā)生等，使得傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式受到極大挑戰(zhàn)。另一方面，隨著人口日益老齡化和城鎮(zhèn)化，勞動(dòng)力人口越來(lái)越少，人工成本越來(lái)越高。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，迫使人們不斷尋求改進(jìn)養(yǎng)殖模式、提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力的手段。

我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者多以追求產(chǎn)量和近期經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，養(yǎng)殖密度過(guò)高，加上保護(hù)養(yǎng)殖環(huán)境意識(shí)淡薄，養(yǎng)殖病害呈逐年加重之勢(shì)，隨之而來(lái)的是藥物濫用現(xiàn)象較為普遍，以至于水域環(huán)境遭到不同程度的破壞，水產(chǎn)品質(zhì)量安全得不到有效保障，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響，研究解決水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境狀況已經(jīng)成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要課題。

目前，現(xiàn)有技術(shù)只能檢測(cè)溶解氧和溫度，或在現(xiàn)場(chǎng)安裝控制器與報(bào)警器，存在結(jié)構(gòu)與功能單一，模式單一，檢測(cè)能力和控制能力有限等不足。

國(guó)內(nèi)從事海水淡化、污水處理、水質(zhì)檢測(cè)、恒溫養(yǎng)殖、水消毒殺菌等設(shè)備研發(fā)的有很多，但很少有從事智能水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)研發(fā)，而且都有一定局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述內(nèi)容，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題總的來(lái)說(shuō)是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)；詳細(xì)解決的技術(shù)問(wèn)題以及取得有益效果在后述內(nèi)容以及結(jié)合具體實(shí)施方式中內(nèi)容具體描述。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一、本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)：

本發(fā)明所用到的大部分技術(shù)已經(jīng)比較成熟地應(yīng)用在其他工業(yè)系統(tǒng)之中，下位機(jī)主要是以微控制為核心，搭建的“數(shù)據(jù)采集單元”、“數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”或“電機(jī)控制系統(tǒng)”。上位機(jī)以服務(wù)器為核心，結(jié)合微信客戶端、APP客戶端與Web客戶端。本發(fā)明所用到的重點(diǎn)在于溶解氧傳感器數(shù)據(jù)的采集及物聯(lián)網(wǎng)框架的搭建。

二、本發(fā)明設(shè)計(jì)先進(jìn)：

1、提高水產(chǎn)品品質(zhì)：通過(guò)實(shí)時(shí)采集與智能控制手段，提供了最佳養(yǎng)殖條件，讓魚蝦等處在最適宜的溶解氧范圍內(nèi)。

2、節(jié)約能源：目前絕大部分養(yǎng)殖戶都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定開啟增氧機(jī)的數(shù)量，這樣不僅有一定風(fēng)險(xiǎn)，而且還可能會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。因?yàn)樵谌芙庋鹾枯^高的情況下，打開再多的增氧機(jī)也是沒(méi)有意義的。而本發(fā)明根據(jù)溶解氧含量的情況控制增氧機(jī)，把溶解氧含量控制在適宜且不過(guò)剩的范圍，達(dá)到高效利用能源的目的。

3、降低風(fēng)險(xiǎn)：目前市場(chǎng)上也有一些水產(chǎn)水質(zhì)檢測(cè)的設(shè)備，但很多都是手持式設(shè)備，只能檢測(cè)當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)，不能做到二十四小時(shí)監(jiān)測(cè)或遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，不能在第一時(shí)間得到水質(zhì)數(shù)據(jù)。有些可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，但沒(méi)有接入互聯(lián)網(wǎng)，所以無(wú)法遠(yuǎn)程查看或操作。而本發(fā)明是基于物聯(lián)網(wǎng)的，能通過(guò)多種方式進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)、控制及報(bào)警，大大降低了養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。

三、本發(fā)明設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性：

1、通過(guò)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)的可靠性：從圖中可以看出，主機(jī)在系統(tǒng)中的角色相當(dāng)重要，如果主機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)陷入癱瘓，如果沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后果往往很嚴(yán)重，因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了“主機(jī)(主機(jī)單元MCU)+副機(jī)(控制單元MCU)”模式，當(dāng)主機(jī)(主機(jī)單元MCU)出現(xiàn)故障后，副機(jī)(控制單元MCU)可以升級(jí)到指揮級(jí)別，繼續(xù)維持系統(tǒng)的運(yùn)行。因此提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了事故發(fā)生率。這個(gè)副機(jī)可以就由常見控制系統(tǒng)充當(dāng)。

本發(fā)明的初始方案是通過(guò)養(yǎng)殖浮箱上的傳感器采集數(shù)據(jù)后，傳回主機(jī)，然后主機(jī)再進(jìn)行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果把相應(yīng)的指令傳至相應(yīng)電氣件的控制器，然后控制器去執(zhí)行。若主機(jī)出故障了，那就不能傳相應(yīng)的指令給控制器(控制單元MCU)，增氧機(jī)會(huì)停止工作，池塘中的魚或蝦等可能會(huì)因缺氧而大面積死亡。

副機(jī)作為主機(jī)的備用控制系統(tǒng)，擁有獨(dú)立的信號(hào)主動(dòng)獲取、數(shù)據(jù)分析與處理的能力，當(dāng)主機(jī)由于出現(xiàn)故障不能工作后，副機(jī)可以主動(dòng)聯(lián)系浮箱的傳感器，獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析與處理。另外，副機(jī)具有控制單元MCU，從而也有一定的“思考”能力，能夠在主機(jī)錯(cuò)發(fā)或誤發(fā)指令的情況下及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。比如，我們讓主機(jī)30秒發(fā)一個(gè)代碼給副機(jī)，表示正在正常運(yùn)行。如果副機(jī)超過(guò)30多秒沒(méi)收到任何信息，則表示主機(jī)工作不正?；虺霈F(xiàn)故障了，那就啟動(dòng)備用方案，即副機(jī)替代主機(jī)來(lái)維持增氧系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)給用戶相應(yīng)的警報(bào)。當(dāng)主機(jī)能工作后，副機(jī)會(huì)像之前那樣接到主機(jī)的特定代碼，則主機(jī)又可以恢復(fù)指揮級(jí)別，副機(jī)降級(jí)停止與浮箱無(wú)線通信。又如，在自動(dòng)模式下，溶解氧含量很低了，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，或受到干擾的時(shí)候，或出現(xiàn)亂碼時(shí)候，而主機(jī)仍發(fā)給它關(guān)閉增氧機(jī)的指令時(shí)，這時(shí)副機(jī)通過(guò)無(wú)線訪問(wèn)主機(jī)，確認(rèn)主機(jī)采集情況溶解氧含量，如果主機(jī)要關(guān)閉增氧機(jī)，那就副機(jī)主動(dòng)去采取水質(zhì)數(shù)據(jù)并分析核實(shí)主機(jī)采集的溶解氧含量，主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)副機(jī)采集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)二次校核后，主機(jī)再做決定是否關(guān)閉增氧機(jī)。

2、通過(guò)優(yōu)化的算法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性：數(shù)據(jù)采集時(shí)，采集單元要讀取傳感器的數(shù)據(jù)兩次，若兩次數(shù)據(jù)的差超出預(yù)先設(shè)定的誤差允許的范圍，則表示數(shù)據(jù)有誤，那就重新讀取。采集單元的數(shù)據(jù)傳到主機(jī)時(shí)，要傳兩次，若兩次數(shù)據(jù)不一樣，則表示出現(xiàn)誤包，至少有一次數(shù)據(jù)是錯(cuò)的，那主機(jī)就給采集單元返回一個(gè)指令，讓它重新向主機(jī)傳輸。主機(jī)傳指令給副機(jī)時(shí)，也傳兩次，若兩次指令不一樣，那副機(jī)就給主機(jī)返回一個(gè)提示，讓它重新傳輸。上述的數(shù)據(jù)和指令傳輸時(shí)，采用“循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)”或“直接對(duì)比校驗(yàn)”，防止誤包的產(chǎn)生。其次，制定好系統(tǒng)自檢協(xié)議，確保系統(tǒng)各部分正常工作。主機(jī)會(huì)每隔30秒(設(shè)定時(shí)間)分別給采集單元、電副機(jī)發(fā)送一個(gè)驗(yàn)證信息，若沒(méi)有返回相關(guān)內(nèi)容，則表示該部分工作不正常，可以通過(guò)報(bào)警、短信等各種方式通知養(yǎng)殖戶。同時(shí)，副機(jī)也會(huì)監(jiān)督主機(jī)的工作狀態(tài)，若30多秒都沒(méi)收到主機(jī)的驗(yàn)證信息，則表示主機(jī)工作不正常，除了自動(dòng)升級(jí)指揮級(jí)別外，也要給養(yǎng)殖戶相應(yīng)的警報(bào)。

3、采集點(diǎn)與主機(jī)之間可以遠(yuǎn)距離無(wú)線通信：有線傳輸方式不僅電線拉得跟蛛蛛網(wǎng)一樣，很不方便，而且通信距離一般不能大于100米，即使用了RS-485總線也才幾百米，實(shí)用性大大受到限制。而采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，空地傳輸距離可達(dá)6000米或更遠(yuǎn)，擺脫了電線與距離的束縛。

4、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊采用太陽(yáng)能供電：采用市電供電，采集單元沒(méi)有獨(dú)立的供電能力，如果距離較遠(yuǎn)，拉電線同樣麻煩。而采用太陽(yáng)能供電，內(nèi)置一個(gè)鋰電池，保證在連續(xù)10天陰雨天氣的情況下，數(shù)據(jù)采集單元仍能正常工作。

5、多模式控制：目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品都是單一模式控制的，一般只有自動(dòng)模式，用戶使用起來(lái)不夠靈活。而我們?cè)O(shè)計(jì)了四種模式，讓用戶有充分的靈活性與自由度，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定相應(yīng)的模式。可接增氧機(jī)之外還可以接其它負(fù)載，如水泵、排水閥、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)電機(jī)等。而且，各負(fù)載可以有獨(dú)立的運(yùn)行模式。

6、檢測(cè)能力更強(qiáng)：本發(fā)明有超強(qiáng)的檢測(cè)感知能力。水質(zhì)信息方面，可以檢測(cè)溶解氧、溫度、PH值和鹽度。

7、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警：目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品都只能現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，如果用戶不在現(xiàn)場(chǎng)，那就聽不到報(bào)警無(wú)法及時(shí)處理險(xiǎn)情。在本發(fā)明中主機(jī)或副機(jī)分別嵌入了GSM模塊，不但可以現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，而且還可以通過(guò)APP等移動(dòng)客戶端或打電話通知養(yǎng)殖戶，讓養(yǎng)殖戶能在第一時(shí)間處理險(xiǎn)情。

整個(gè)系統(tǒng)由“水質(zhì)信息采集部分”+“主機(jī)”+“副機(jī)”+“移動(dòng)客戶端”等構(gòu)成，

在每個(gè)池塘中放一個(gè)浮箱，其中裝有溶解氧、溫度、PH值、鹽度等水質(zhì)檢測(cè)傳感器，各個(gè)傳感器采集數(shù)據(jù)后，由數(shù)據(jù)采集單元“打包”，然后通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至臥室中的主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并做出相應(yīng)處理。比如，根據(jù)池塘中溶解氧的濃度，發(fā)送指令給機(jī)房控制器，打開或關(guān)閉增氧機(jī)。又比如，通過(guò)GSM模塊上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到服務(wù)器，然后服務(wù)器再將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新到各個(gè)客戶端。再比如，當(dāng)監(jiān)測(cè)到采集的數(shù)據(jù)不在設(shè)定的安全范圍時(shí)，當(dāng)主機(jī)與采集單元之間或主機(jī)與副機(jī)之間的數(shù)據(jù)與指令出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候，則觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器，并通過(guò)GSM模塊打電話通知養(yǎng)殖戶。

系統(tǒng)設(shè)有四種工作模式：1)全部自動(dòng)模式：全部增氧機(jī)由主機(jī)自動(dòng)控制。2)部分自動(dòng)模式：部分增氧機(jī)由主機(jī)自動(dòng)控制，其余的增氧機(jī)手動(dòng)控制。3)全部手動(dòng)模式：全部增氧機(jī)由手動(dòng)控制。4)定時(shí)控制模式：每個(gè)增氧機(jī)都按設(shè)定好的時(shí)間段，分時(shí)段運(yùn)行。

工作模式及其相關(guān)說(shuō)明：

1、在“主機(jī)”和“副機(jī)”上都設(shè)有四個(gè)模式選擇按鍵，按不同按鍵選擇不同工作模式，并有對(duì)應(yīng)的LED指示燈亮起。所以，平時(shí)看指示燈就可以知道當(dāng)前的工作模式。當(dāng)然，也可以用通過(guò)“微信客戶端”、“APP客戶端”等平臺(tái)進(jìn)行設(shè)置或查看當(dāng)前的工作模式。

2、在“全部自動(dòng)模式”下，若對(duì)增氧機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制，則該增氧機(jī)變?yōu)槭謩?dòng)控制，其余增氧機(jī)仍是自動(dòng)控制，系統(tǒng)的工作模式會(huì)自動(dòng)變?yōu)椤安糠肿詣?dòng)模式”，并亮起對(duì)應(yīng)的指示燈。

3、在“部分自動(dòng)模式”下，設(shè)定為自動(dòng)控制的增氧機(jī)由“主機(jī)控制，其余的增氧機(jī)需要手動(dòng)控制。在“主機(jī)”或“副機(jī)”上按下“部分自動(dòng)模式”選擇鍵后，可以設(shè)置該模式下哪些增氧機(jī)自動(dòng)；哪些增氧機(jī)手動(dòng)。根據(jù)上一次的設(shè)置，由系統(tǒng)自動(dòng)控制的增氧機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)燈會(huì)亮起，并閃爍，不亮的表示其對(duì)應(yīng)的增氧機(jī)是手動(dòng)控制的。若不需要改變?cè)O(shè)置，則不用按鍵任何鍵，3秒(設(shè)定時(shí)間)無(wú)操作后停止閃爍，該模式選擇成功，開始運(yùn)行。若想改變?cè)O(shè)置，則在狀態(tài)燈停止閃爍之前(3秒內(nèi))按下燈下面對(duì)應(yīng)的按鍵(就是手動(dòng)控制用的那些按鍵)，就可以改變相應(yīng)增氧機(jī)的運(yùn)行模式，從自動(dòng)(閃爍)變?yōu)槭謩?dòng)(不亮)，或從手動(dòng)(不亮)變?yōu)樽詣?dòng)(閃爍)。

4、在“全部手動(dòng)模式”下，若溶解氧低于一定值，會(huì)用聲音提醒用戶(橙色警報(bào))。若溶解氧再繼續(xù)低到一定值，可能是用戶不在現(xiàn)場(chǎng)，那就打電話提醒用戶(紅色警報(bào))。若溶解氧再繼續(xù)下降至某個(gè)值時(shí)，用戶還沒(méi)有處理，那就自動(dòng)切換到“全部自動(dòng)模式”，以打開增氧機(jī)增氧。

本發(fā)明還提供了五種操作平臺(tái)：1)通過(guò)“微信客戶端”操作。2)通過(guò)“APP客戶端”操作。3)如果沒(méi)有智能機(jī)，可以通過(guò)“短信”操作。4)如果連手機(jī)都沒(méi)有，或?yàn)楸苊忸~外的短信費(fèi)用，可以通過(guò)臥室的“主機(jī)”操作。5)如果不在臥室，也可以通過(guò)機(jī)房的“副機(jī)”操作(除了參數(shù)設(shè)置)。

用戶可用以上五種操作平臺(tái)來(lái)進(jìn)行各種操作：

查看相關(guān)信息：如“溶解氧、溫度、PH值、鹽度”、“系統(tǒng)運(yùn)行的模式”、“電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)”等信息。

設(shè)置與控制：系統(tǒng)運(yùn)行的“工作模式設(shè)置”、“定時(shí)設(shè)置”、對(duì)增氧機(jī)等設(shè)備進(jìn)行“手動(dòng)控制”等。

主機(jī)說(shuō)明：

1)收集各個(gè)浮箱的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存在EEPROM中，并上傳到服務(wù)器。2)可查看各口池塘的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及歷史數(shù)據(jù)，可以用曲線方式展現(xiàn)，在適宜范圍內(nèi)為綠色，之外為紅色。3)可以查看浮箱電量，以條狀或百分?jǐn)?shù)形式表示。4)可以選擇工作模式，定時(shí)設(shè)置或手動(dòng)控制增氧機(jī)等設(shè)備。5)可以增加池塘數(shù)目，及設(shè)定相應(yīng)浮箱(填浮箱編號(hào))。6)最重要的，若有險(xiǎn)情，立即彈出警報(bào)信息，并進(jìn)行相應(yīng)處理：警報(bào)響起、打電話等。7)除了各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)外，用戶在主機(jī)上設(shè)定的參數(shù)，也一定要傳上服務(wù)器，微信平臺(tái)才能看到真實(shí)的數(shù)據(jù)。

浮箱說(shuō)明：

1)每口池塘放一個(gè)浮箱，每個(gè)浮箱有唯一的編號(hào)，該編號(hào)也是浮箱ID號(hào)，主機(jī)與浮箱通信時(shí)，根據(jù)不同的ID來(lái)確定數(shù)據(jù)來(lái)自哪口池塘。2)每個(gè)浮箱里裝有用于水質(zhì)檢測(cè)的傳感器，分別是：溶解氧傳感器(帶有溫度傳感器)、PH傳感器、鹽度傳感器。3)浮箱采用太陽(yáng)能+鋰電池供電，在連續(xù)陰天風(fēng)雨天的情況下可以供電10天以上，當(dāng)然也可以預(yù)留干電池槽和外加電源接口。4)在功耗和安全的考慮下，浮箱60秒采集一次數(shù)據(jù)并傳回主機(jī)，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。5)無(wú)線模塊發(fā)送完數(shù)據(jù)后，也進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次被喚醒。

負(fù)載控制單元(副機(jī))說(shuō)明：

負(fù)載控制單元是安裝在機(jī)房的，增氧機(jī)等設(shè)備接在它上面，由它控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，開啟或關(guān)閉?？刂破魃嫌?個(gè)按鍵用來(lái)選擇工作模式，有6個(gè)按鍵用來(lái)手動(dòng)控制增氧機(jī)等設(shè)備。主機(jī)通過(guò)無(wú)線模塊與它通信，給它發(fā)送增氧機(jī)等設(shè)備的開啟或關(guān)閉指令，由它去執(zhí)行。同時(shí)，控制器會(huì)把一些信息傳回主機(jī)，以便進(jìn)行相應(yīng)的分析、處理，然后把信息同步到服器，以便刷新“微信客戶端”和“APP客戶端”的信息。比如，在控制器改變工作模式后，控制器要把模式信息傳回主機(jī)，然后同步。

一個(gè)負(fù)載控制單元設(shè)有8路獨(dú)立的輸出控制端，每路輸出控制設(shè)備類型可設(shè)為“增氧機(jī)”(默認(rèn))或“其它”。一般只接增氧機(jī)，有的用戶根據(jù)需要，可能會(huì)接一兩個(gè)其它設(shè)備，如水泵、電子排水閥、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)馬達(dá)等。增氧機(jī)類型有“全部自動(dòng)模式”、“部分自動(dòng)模式”、“全部手動(dòng)模式”和“定時(shí)控制模式”四種工作模式，其它類型的設(shè)備有“手動(dòng)模式”和“定時(shí)模式”兩種工作模式。

每路都有“空氣開關(guān)”+“電機(jī)綜合保護(hù)器”+“交流接觸器”，對(duì)電機(jī)提供了過(guò)流、漏電、短路和缺相保護(hù)，防止燒掉增氧機(jī)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、成本低廉、結(jié)實(shí)耐用、安全可靠、操作簡(jiǎn)單、省時(shí)省力、節(jié)約資金、結(jié)構(gòu)緊湊且使用方便。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

本發(fā)明為以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，其充分利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的特點(diǎn)對(duì)設(shè)備和養(yǎng)殖過(guò)程進(jìn)行智能管理，能夠有效降低養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，明顯提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。另外，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，也能夠有效降低能源消耗，減少對(duì)環(huán)境的不良影響，實(shí)現(xiàn)多方面的效益。

1)對(duì)于水產(chǎn)品：通過(guò)實(shí)時(shí)采集與智能控制手段，改善和控制水質(zhì)，為魚蝦等提供了最佳養(yǎng)殖環(huán)境，提高了水產(chǎn)品的品質(zhì)。

2)對(duì)于養(yǎng)殖戶：提高養(yǎng)殖戶生活質(zhì)量，可以長(zhǎng)時(shí)間離開魚塘，可以去休閑、娛樂(lè)。降低技術(shù)門檻，降低人工成本及節(jié)省電費(fèi)，降低水產(chǎn)養(yǎng)殖的風(fēng)險(xiǎn)，提高水產(chǎn)養(yǎng)殖物產(chǎn)量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

3)對(duì)于消費(fèi)者：能食用到更加健康安全、更加便宜的水產(chǎn)食物。

4)對(duì)于國(guó)家：大大地提高了能源利用率和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)化向工業(yè)化和信息化轉(zhuǎn)型，為水產(chǎn)的大規(guī)模集約化生產(chǎn)提供技術(shù)保障。

5)對(duì)于自然環(huán)境：減少藥物的使用，保護(hù)自然環(huán)境，保持可持續(xù)發(fā)展。

6)對(duì)于能源：目前絕大部分養(yǎng)殖戶都是靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定開啟增氧機(jī)的數(shù)量，這樣不僅有一定風(fēng)險(xiǎn)，而且還可能會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。因?yàn)樵谌芙庋鹾枯^高的情況下，打開再多的增氧機(jī)也是沒(méi)有意義的。而本系統(tǒng)根據(jù)溶解氧含量的情況控制增氧機(jī)，把溶解氧含量控制在適宜且不過(guò)剩的范圍，達(dá)到高效利用能源的目的。

本發(fā)明的有益效果不限于此描述，為了更好的便于理解，在具體實(shí)施方式部分進(jìn)行了更佳詳細(xì)的描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的電路框圖。

圖2是本發(fā)明的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本實(shí)施例的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)包括放在臥室內(nèi)的主機(jī)單元、以浮箱的方式放在池塘里的采集單元與水質(zhì)檢測(cè)單元、用于給池塘增氧的增氧機(jī)以及用于控制和/或保護(hù)增氧機(jī)的負(fù)載控制單元；

采集單元與主機(jī)無(wú)線通信，水質(zhì)檢測(cè)單元與采集單元有線連接，水質(zhì)檢測(cè)單元將檢測(cè)到的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸給采集單元的采集單元MCU；

主機(jī)與負(fù)載控制單元無(wú)線通信。

主機(jī)的采集節(jié)點(diǎn)與負(fù)載控制單元的采集節(jié)點(diǎn)之間可以無(wú)線組網(wǎng)，主機(jī)可以從較近的節(jié)點(diǎn)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，與處于主機(jī)自身通信距離之外的遠(yuǎn)處采集節(jié)點(diǎn)通信。通過(guò)無(wú)線組網(wǎng)，理論上一個(gè)主機(jī)可以管理的范圍及池塘的數(shù)目是沒(méi)限制的。

水質(zhì)檢測(cè)單元采集到水質(zhì)信息后，通過(guò)無(wú)線串口模塊傳回主機(jī)。采集單元的無(wú)線串口模塊與主機(jī)單元的無(wú)線串口模塊無(wú)線通信連接，采集單元MCU將水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)單元的主機(jī)單元MCU；主機(jī)單元MCU定時(shí)分別給采集單元MCU、控制單元MCU發(fā)送一個(gè)心跳信號(hào)，采集單元MCU接收到該心跳信號(hào)后會(huì)給主機(jī)單元MCU一個(gè)回復(fù)信號(hào)；控制單元MCU接收到該心跳信號(hào)后會(huì)給主機(jī)單元MCU一個(gè)回復(fù)信號(hào)；心跳信號(hào)是每隔一段時(shí)間向互聯(lián)的另一方發(fā)送一個(gè)很小的數(shù)據(jù)包，通過(guò)對(duì)方回復(fù)情況判斷互聯(lián)的雙方之間的通訊鏈路是否已經(jīng)斷開或是否正常工作的方法。

負(fù)載控制單元將實(shí)時(shí)檢測(cè)增氧機(jī)等負(fù)載的運(yùn)行狀況信息后，同樣通過(guò)無(wú)線串口模塊傳回主機(jī)。獲取這些信息后，主機(jī)會(huì)進(jìn)行綜合分析，若有險(xiǎn)情或異常，則會(huì)采取相關(guān)的處理。如，溶解氧低于安全值時(shí)，主機(jī)通過(guò)通知負(fù)載控制單元自動(dòng)控制打開增氧機(jī)，溶解氧過(guò)高了，同樣道理，關(guān)閉部分或全部增氧機(jī)，并提醒養(yǎng)殖戶。溶解氧低于危險(xiǎn)值時(shí)，負(fù)載控制單元將相應(yīng)的狀況信號(hào)反饋給主機(jī)，主機(jī)會(huì)采取現(xiàn)場(chǎng)響起報(bào)警聲、主機(jī)打電話給養(yǎng)殖戶等緊急處理措施。這些水質(zhì)信息、設(shè)備運(yùn)行信息、提醒信息及警報(bào)信息等，除了本地顯示外，主機(jī)還會(huì)通過(guò)GSM模塊上傳到服務(wù)器，上位機(jī)軟件會(huì)從中同步更新。

所述負(fù)載控制單元還包括驅(qū)動(dòng)電路、交流接觸器、電機(jī)綜合保護(hù)器、電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)以及保險(xiǎn)開關(guān)；

在池塘中還設(shè)置有用于給浮箱所在水域加水的水泵和/或用于給浮箱所在水域排水的排水閥；

電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)依次通過(guò)保險(xiǎn)開關(guān)、電機(jī)綜合保護(hù)器、相應(yīng)的交流接觸器后與增氧機(jī)、水泵和/或排水閥電連接；控制單元MCU通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)交流接觸器的通斷。

驅(qū)動(dòng)電路為可控硅、三極管或中間繼電器等常見控制電路。

水質(zhì)檢測(cè)單元包括溶解氧傳感器、溫度傳感器、PH傳感器和/或鹽度傳感器；溶解氧傳感器、溫度傳感器、PH傳感器和/或鹽度傳感器分別與采集單元MCU電連接。

采集單元還包括用于給采集單元MCU提供電能的太陽(yáng)能供電模塊。

本系統(tǒng)還包括服務(wù)器及上位機(jī)軟件，主機(jī)單元包括顯示器、GSM模塊，無(wú)線通信模塊以及報(bào)警器；主機(jī)與服務(wù)器之間利用GSM模塊進(jìn)行通信。

主機(jī)單元MCU分別與顯示器、GSM模塊、無(wú)線模塊以及報(bào)警器電連接，主機(jī)單元MCU通過(guò)無(wú)線模塊與各采集單元及負(fù)載控制單元通信，主機(jī)單元MCU通過(guò)GSM模塊與服務(wù)器進(jìn)行TCP/IP通信。

本系統(tǒng)還包括手機(jī)端，手機(jī)端的微信訂閱號(hào)或APP客戶端通過(guò)GPRS與服務(wù)器通信，電腦客戶端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器通信。GSM模塊通過(guò)電話或短信與手機(jī)端通訊。

本系統(tǒng)還包括與互聯(lián)網(wǎng)連接的DB服務(wù)器、與互聯(lián)網(wǎng)連接的電腦端以及與電腦端連接的web網(wǎng)頁(yè)端。

控制單元MCU的型號(hào)為STC15F4K58S4。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的控制方法，借助于上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)；具體包括以下情況：

(1)系統(tǒng)自檢機(jī)制：步驟a：自動(dòng)監(jiān)測(cè)：首先，主機(jī)單元MCU定時(shí)分別向采集單元MCU以及控制單元MCU發(fā)送驗(yàn)證信息后，至少出現(xiàn)情況I與情況II；

在情況I中，若采集單元MCU或控制單元MCU沒(méi)有反饋驗(yàn)證信息，則采集單元MCU或控制單元MCU工作不正常，主機(jī)單元MCU通過(guò)報(bào)警或服務(wù)器通知養(yǎng)殖戶；

在情況I中，在負(fù)載控制單元超過(guò)設(shè)定時(shí)間沒(méi)收到主機(jī)的驗(yàn)證信息的同時(shí)，首先，控制單元MCU定時(shí)向主機(jī)單元MCU發(fā)送驗(yàn)證消息，若主機(jī)單元MCU沒(méi)有反饋驗(yàn)證信息，則主機(jī)單元MCU工作不正常；然后，控制單元MCU自動(dòng)替代主機(jī)單元MCU控制整個(gè)系統(tǒng)，并控制單元MCU通過(guò)報(bào)警或服務(wù)器通知養(yǎng)殖戶，同時(shí)執(zhí)行(3)主機(jī)單元出現(xiàn)故障模式中步驟A-步驟D；

在情況II中，當(dāng)主機(jī)單元MCU定時(shí)分別向采集單元MCU以及控制單元MCU發(fā)送驗(yàn)證信息，若采集單元MCU和控制單元MCU分別在預(yù)先設(shè)定的次數(shù)與時(shí)間內(nèi)反饋驗(yàn)證信息，說(shuō)明系統(tǒng)各單元工作正常，則執(zhí)行(2)正常工作模式中的步驟b-步驟e；

(2)正常工作模式；

步驟b：首先，主機(jī)單元MCU喚醒采集單元MCU并通過(guò)采集單元MCU向水質(zhì)檢測(cè)單元發(fā)出采集指令；

然后，采集單元MCU控制水質(zhì)檢測(cè)單元的傳感器進(jìn)行兩次采集，此時(shí)分情況α與情況β：

情況α，當(dāng)兩次采集到的數(shù)據(jù)之差在誤差允許的范圍內(nèi)，則采集單元MCU求出平均值并將該平均值傳回主機(jī)單元MCU，執(zhí)行步驟c；

情況β，若采集單元MCU兩次采集的數(shù)據(jù)相差超出預(yù)設(shè)誤差允許范圍，則表示該采集過(guò)程出錯(cuò)，通知水質(zhì)檢測(cè)單元重新進(jìn)行采集兩次：當(dāng)水質(zhì)檢測(cè)單元重新采集次數(shù)超過(guò)設(shè)定次數(shù)或時(shí)間,采集單元MCU向主機(jī)單元MCU傳回相關(guān)錯(cuò)誤提示信息，主機(jī)單元MCU通知報(bào)警器報(bào)警并電話通知養(yǎng)殖戶；當(dāng)在設(shè)定的讀取次數(shù)或時(shí)間內(nèi)，兩次采集單元采集到的數(shù)據(jù)之差在預(yù)先設(shè)定的誤差允許的范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)有效，則采集單元MCU求出平均值并將該平均值傳回主機(jī)單元MCU，執(zhí)行步驟c；

步驟c：首先，采集單元MCU通過(guò)無(wú)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給主機(jī)單元MCU；每個(gè)數(shù)據(jù)傳兩次：如所述兩次收到的數(shù)據(jù)不一樣，則表示傳輸過(guò)程出現(xiàn)誤包，則主機(jī)單元MCU通過(guò)指令要求采集單元MCU重傳；當(dāng)主機(jī)單元MCU重新讀取次數(shù)超過(guò)設(shè)定次數(shù)或時(shí)間,主機(jī)單元MCU將控制報(bào)警器報(bào)警，并電話通過(guò)養(yǎng)殖戶；當(dāng)在設(shè)定的重傳次數(shù)或時(shí)間內(nèi)重傳數(shù)據(jù)次數(shù)在預(yù)先設(shè)定的誤差允許的范圍內(nèi)或所述兩次收到的數(shù)據(jù)一樣，則執(zhí)行步驟d；

步驟d：控制單元MCU通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制步驟b中浮箱對(duì)應(yīng)的交流接觸器接通/斷開，步驟b中浮箱對(duì)應(yīng)的增氧機(jī)接通/斷開；

(3)主機(jī)單元出現(xiàn)故障模式，負(fù)載控制單元工作升級(jí)指揮等級(jí)模式：

步驟A：控制單元MCU通過(guò)無(wú)線通信與采集單元MCU單元通信；

步驟B：首先，控制單元MCU喚醒采集單元MCU，采集單元MCU向水質(zhì)檢測(cè)單元發(fā)出采集指令；然后，采集單元MCU通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)單元進(jìn)行兩次采集：分情況㈠與情況㈡；

情況㈠，若采集單元MCU兩次采集到的數(shù)據(jù)在誤差允許的范圍內(nèi)，則采集單元MCU求出平均值并將該平均值傳回控制單元MCU后執(zhí)行步驟C；

情況㈡，若采集單元MCU兩次采集的數(shù)據(jù)相差超出誤差允許范圍，則表示采集過(guò)程出錯(cuò)，采集單元MCU通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)單元重新進(jìn)行采集兩次：當(dāng)采集單元MCU重新采集次數(shù)超過(guò)設(shè)定次數(shù)或時(shí)間,采集單元MCU給控制單元MCU傳回相關(guān)錯(cuò)誤提示信息，控制單元MCU會(huì)報(bào)警；若在設(shè)定的讀取次數(shù)或時(shí)間內(nèi)；當(dāng)采集單元MCU重新采集次數(shù)在預(yù)先設(shè)定的誤差允許的范圍內(nèi)，則采集單元MCU求出平均值并將該平均值傳回控制單元MCU后執(zhí)行步驟C；

步驟C：首先，采集單元MCU通過(guò)無(wú)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給控制單元MCU；每個(gè)數(shù)據(jù)傳兩次：如果兩次收到的數(shù)據(jù)不一樣，則表示傳輸過(guò)程出現(xiàn)誤包，則控制單元MCU通過(guò)指令要求采集單元MCU重傳；當(dāng)控制單元MCU重新讀取次數(shù)超過(guò)設(shè)定次數(shù)或時(shí)間，控制單元MCU控制報(bào)警器報(bào)警，并電話通過(guò)養(yǎng)殖戶；當(dāng)在設(shè)定的重傳次數(shù)或時(shí)間內(nèi)重傳數(shù)據(jù)次數(shù)在預(yù)先設(shè)定的誤差允許的范圍內(nèi)或所述兩次收到的數(shù)據(jù)一樣，則執(zhí)行步驟D；

步驟D：控制單元MCU通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制步驟B中浮箱對(duì)應(yīng)的交流接觸器通斷，交流接觸器控制增氧機(jī)的通斷。

進(jìn)一步，若主機(jī)單元MCU出故障，控制單元MCU的指揮級(jí)別將會(huì)提高，代替主機(jī)單元MCU工作，從而不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。控制單元MCU具有一定的思維能力，如，當(dāng)溶解氧含量已經(jīng)很低的情況下，主機(jī)單元MCU仍發(fā)來(lái)指令要求關(guān)閉控制單元MCU增氧機(jī)時(shí)，不能關(guān)閉增氧機(jī)。這個(gè)可能是誤碼，或主機(jī)單元MCU出現(xiàn)故障造成的，控制單元MCU應(yīng)該向主機(jī)單元MCU核實(shí)。如果是誤碼，請(qǐng)求主機(jī)單元MCU重發(fā)指令。如果真的是主機(jī)單元MCU出故障了，則控制單元MCU的指揮級(jí)別將提高，代替主機(jī)維持系統(tǒng)的運(yùn)行，確保池塘養(yǎng)殖物的安全?？刂茊卧狹CU同時(shí)發(fā)出警報(bào)通知養(yǎng)殖戶，以及時(shí)處理出故障的主機(jī)。

本申請(qǐng)中主機(jī)單元MCU定時(shí)給采集單元MCU、控制單元MCU發(fā)送一個(gè)心跳信號(hào)，后者接收到后會(huì)給主機(jī)單元MCU一個(gè)回復(fù)信號(hào)，這樣主機(jī)才能確認(rèn)系統(tǒng)各部分是否正常工作。主機(jī)單元MCU通過(guò)GSM模塊與服務(wù)器進(jìn)行TCP/IP無(wú)線通信。實(shí)現(xiàn)智能控制，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)其看到本發(fā)明的內(nèi)容，可以采用手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)現(xiàn)顯而易見的。

本發(fā)明充分描述是為了更加清楚的公開，而對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)就不再一一舉例。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。