水产养殖环境智能监控系统

长期以来，我国水产养殖生产经营者多以追求产量和近期经济效益为目标，养殖密度过高，加上保护养殖环境意识淡薄，养殖病害呈逐年加重之势，随之而来的是药物滥用现象较为普遍，以至于水域环境遭到不同程度的破坏，水产品质量安全得不到有效保障，水产养殖业可持续发展受到严重影响，研究解决水产养殖环境状况已经成为水产养殖业持续健康发展的重要课题。

影响水产养殖环境的关键参数就是水温、光照、溶氧，氨氮，硫化物、亚硝酸盐、ph等，但这些关键因素即看不见又摸不着很难准确把握。现有的水产管理是以养殖经验为指导，也就是一种普遍的养殖规律，很难做到准确可靠，产量难以得到保障。随着养殖业的不断发展，市场调节失控，竞争越来越激烈，掌握准确可靠的养殖数据，科学养殖，提高产量与品质，势在必行。

针对水产养殖环境对象具有的多样性、多变性、以及偏僻分散等特点，提出了一种基于无线移动通信和测控技术的远程数据采集和信息发布系统方案。本系统可以为用户节省大量人工操作和电力消耗，限制鱼类疾病所造成的损失，减少死亡率。通过长期连续的监测、调节和控制水质，可以显著增加养殖产量。本系统的关键技术是如何通过智能测控终端实现数据的采集、传输、存储与发布，并为用户提供浏览访问和远程调用。通常与互连网连接可以通过二种途径：（1）有线接入方式：这在有些场所，例如距离社区较近，有线接入方便，或在特殊情况下通过专线连接等，可直接将现场监控设备连入因特网；（2）无线接入方式：在上述几种条件不能实现的情况下，一般只能采用无线接入方式。目前无线连接方式也有很多种，最为可行的是充分利用现有的公共无线移动通信网络平台，如GPRS、CDMA等无线移动服务业务。考虑到技术的成熟度、实用性、经济投入等综合因素，本系统目前主要采用了GPRS无线移动通信技术。实时将测量的数据传送到控制中心，或根据您的设定，将报警信号发送到你的手提电话，以便您及时采取有效措施，防止损失的发生。水产养殖监测系统也可以远程控制输氧设备及时补充水中的氧气，或远程启动水温调节装置调节水温。系统操作方便，人机界面友好，使水产品能处在最适于生长的环境下，达到增产、节能、减轻工人劳动强度的效果。

水产养殖环境智能监测系统主要由中心主控计算机、手机、现场传感器、厦门瑞申自动化公司提供的数据采集、传输、控制于一体的RS6011G GPRS RTU、水产养殖环境监测软件组成（以下主要介绍瑞申RS 6011G GPRS RTU和水产养殖监测软件）。

1、系统拓扑图

2、瑞申RS6011G GPRS RTU产品介绍

（1）、基本原理:

通过RS—485总线将数字传感器（也可采用模拟输出传感器）与瑞申无线智能测控终端连为一体，构成现场监控单元。瑞申无线测控终端内置：CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。 通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对各种环境要素如温湿度、光照、CO2等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场设备。

（2）、功能特点：

◎配备多种接口资源：包括模拟信号采集、开关量输入、输出、脉冲信号输入等；

◎支持一路RS232/RS485方式的用户数据接口，可接入PLC等各种设备；

◎采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本；

◎采用工业级超低功耗高性能的嵌入式处理器；

◎用户可以编程的量程转换和报警上下限设定；

◎内设工业时钟，精确计时；

◎自动定时上报和事件触发上报功能；

◎内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索；

◎通讯协议完善，组态软件支持，用户免开发；

◎板载工业级GPRS传输模块；

◎提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其它软件连接；

◎工业级设计，稳定可靠，坚固耐用；

（3）、GPRS无线数据传输技术特点：

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽最高可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS覆盖范围在中心城市几乎达到了100%，在边远地区也达到了80%以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合远程监测行业的通信需求，完全取代过去传统的有线、MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。

GPRS无线数据传输具备如下特点：

3-1、可靠性高：

　　与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

3-2、实时性强：

　　GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

3-3、监控范围广：

　　GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。

3-4、系统建设成本低：

　　由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。

3-5、系统运营成本低：

　　采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。

3-6、可对各监测点仪器设备进行远程控制：

　　通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。

3-7、系统的传输容量，扩容性能好：

　　能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。

3-8、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：

虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

(4)、适用范围：

4-1、设施内环境监控，如：温室、畜禽/水产养殖场、储存仓库、工厂车间等；

4-2、各类野外实验台站，如：气象站、生态站、水文站、环保监测站等；

4-3、各类农业园区、示范农场、生产基地、科研教学基地等；

4-4、偏僻分散条件下农业、生态、灾害、生物信息的监测；

4-5、为行政管理部门、咨询机构等提供的专用监测服务系统；