水產養殖環境智能監控系統

長期以來，我國水產養殖生產經營者多以追求產量和近期經濟效益為目標，養殖密度過高，加上保護養殖環境意識淡薄，養殖病害呈逐年加重之勢，隨之而來的是藥物濫用現象較為普遍，以至于水域環境遭到不同程度的破壞，水產品質量安全得不到有效保障，水產養殖業可持續發展受到嚴重影響，研究解決水產養殖環境狀況已經成為水產養殖業持續健康發展的重要課題。

影響水產養殖環境的關鍵參數就是水溫、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亞硝酸鹽、ph等，但這些關鍵因素即看不見又摸不著很難準確把握。現有的水產管理是以養殖經驗為指導，也就是一種普遍的養殖規律，很難做到準確可靠，產量難以得到保障。隨著養殖業的不斷發展，市場調節失控，競爭越來越激烈，掌握準確可靠的養殖數據，科學養殖，提高產量與品質，勢在必行。

針對水產養殖環境對象具有的多樣性、多變性、以及偏僻分散等特點，提出了一種基于無線移動通信和測控技術的遠程數據采集和信息發布系統方案。本系統可以為用戶節省大量人工操作和電力消耗，限制魚類疾病所造成的損失，減少死亡率。通過長期連續的監測、調節和控制水質，可以顯著增加養殖產量。本系統的關鍵技術是如何通過智能測控終端實現數據的采集、傳輸、存儲與發布，并為用戶提供瀏覽訪問和遠程調用。通常與互連網連接可以通過二種途徑：（1）有線接入方式：這在有些場所，例如距離社區較近，有線接入方便，或在特殊情況下通過專線連接等，可直接將現場監控設備連入因特網；（2）無線接入方式：在上述幾種條件不能實現的情況下，一般只能采用無線接入方式。目前無線連接方式也有很多種，最為可行的是充分利用現有的公共無線移動通信網絡平臺，如GPRS、CDMA等無線移動服務業務。考慮到技術的成熟度、實用性、經濟投入等綜合因素，本系統目前主要采用了GPRS無線移動通信技術。實時將測量的數據傳送到控制中心，或根據您的設定，將報警信號發送到你的手提電話，以便您及時采取有效措施，防止損失的發生。水產養殖監測系統也可以遠程控制輸氧設備及時補充水中的氧氣，或遠程啟動水溫調節裝置調節水溫。系統操作方便，人機界面友好，使水產品能處在最適于生長的環境下，達到增產、節能、減輕工人勞動強度的效果。

水產養殖環境智能監測系統主要由中心主控計算機、手機、現場傳感器、廈門瑞申自動化公司提供的數據采集、傳輸、控制于一體的RS6011G GPRS RTU、水產養殖環境監測軟件組成（以下主要介紹瑞申RS 6011G GPRS RTU和水產養殖監測軟件）。

1、系統拓撲圖

2、瑞申RS6011G GPRS RTU產品介紹

（1）、基本原理:

通過RS—485總線將數字傳感器（也可采用模擬輸出傳感器）與瑞申無線智能測控終端連為一體，構成現場監控單元。瑞申無線測控終端內置：CPU模塊、數據存儲模塊、控制模塊、GPRS/CDMA數據通信模塊。可現場接入多路模擬量、開關量、繼電器信號等數據，然后直接通過GPRS無線模塊將現場數據與遠程控制中心連接，將采集數據實時發送到遠程數據庫服務器，并存儲到數據庫中。 通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能方便地對各種環境要素如溫濕度、光照、CO2等環境數據的采集讀取，真正實現了遠程監測和數據共享的功能。除數據遠程采集、實時監控外，系統還可實現遠程手機報警，并通過用戶手機遠程控制現場設備。

（2）、功能特點：

◎配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量輸入、輸出、脈沖信號輸入等；

◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數據接口，可接入PLC等各種設備；

◎采集傳輸控制一體化，提高了系統可靠性，降低了成本；

◎采用工業級超低功耗高性能的嵌入式處理器；

◎用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；

◎內設工業時鐘，精確計時；

◎自動定時上報和事件觸發上報功能；

◎內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持歷史數據檢索；

◎通訊協議完善，組態軟件支持，用戶免開發；

◎板載工業級GPRS傳輸模塊；

◎提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組太軟件及其它軟件連接；

◎工業級設計，穩定可靠，堅固耐用；

（3）、GPRS無線數據傳輸技術特點：

GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM系統上發展起來的一種承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS拋棄了傳統的獨占電路交換模式，采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達到了100%，在邊遠地區也達到了80%以上，實際應用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合遠程監測行業的通信需求，完全取代過去傳統的有線、MODEM、X.25、數傳電臺、短信等通信方式。

GPRS無線數據傳輸具備如下特點：

3-1、可靠性高：

　　與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不干擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統數傳電臺的多機頻段“碰撞”現象。

3-2、實時性強：

　　GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數據傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

3-3、監控范圍廣：

　　GPRS網絡已經實現全國范圍內覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網絡覆蓋是最好的。

3-4、系統建設成本低：

　　由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。

3-5、系統運營成本低：

　　采用GPRS公網通信，全國范圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了系統的低成本通信。

3-6、可對各監測點儀器設備進行遠程控制：

　　通過GPRS雙向系統還可實現對儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態報告、開關等控制功能，并可進行系統遠程在線升級。

3-7、系統的傳輸容量，擴容性能好：

　　能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由于系統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監測中心可輕松支持幾千個現場采集點的通信接入。

3-8、GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：

雖然與遠在千里的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻只需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一臺普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電臺小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。

(4)、適用范圍：

4-1、設施內環境監控，如：溫室、畜禽/水產養殖場、儲存倉庫、工廠車間等；

4-2、各類野外實驗臺站，如：氣象站、生態站、水文站、環保監測站等；

4-3、各類農業園區、示范農場、生產基地、科研教學基地等；

4-4、偏僻分散條件下農業、生態、災害、生物信息的監測；

4-5、為行政管理部門、咨詢機構等提供的專用監測服務系統；