水下游动式智慧养殖生态环境监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，包括：鱼塘、进水泵、出水泵、氧气泵、软体仿生鱼、水池主控模块、WiFi通讯模块、进水管、出水管、进氧管道和监控平台，温度传感器、压力传感器和光敏传感器安装在软体仿生鱼上，并与设置在软体仿生鱼本体上的仿生鱼主控模块连接，仿生鱼主控模块通过WiFi通讯模块与水池主控模块无线连接；进水泵设置在鱼塘的进水管上，出水泵设置在鱼塘的出水管上，氧气泵设置在进氧管道上；水池主控模块通过上位机连接监控平台进行数据上传。本实用新型专利技术通过结构设置，可以监测水池各处的环境信息。使同一种仿生鱼适应不同的密度的水体中实现悬浮或者上浮下潜，以及前俯后仰。

【技术实现步骤摘要】
水下游动式智慧养殖生态环境监控系统
本技术专利涉及水产养殖技术、水质检测传感器、嵌入式开发板、控制系统、互联智能统计分析等交叉领域，具体涉及一种用于分析影响不同种类鱼虾生长环境指标的水下游动式智慧养殖生态环境监测装置。
技术介绍
养殖水体存在物理、化学、生物、气象等复杂过程，养殖水质的好坏直接决定着水产品的产量和质量。整体来看，西方经济发达国家水产养殖业已基本实现了水产养殖自动化、水产养殖品种良种化、水产养殖管理信息化。我国的水产养殖自动化普及情况不理想，养殖基础条件落后，全国大多数采用的都是简单的增氧机、投饵机等设备，水质监控、循环养殖等应用较少，自动化程度较低。目前室内工厂化养殖采用少量的自动化设备，室外大水面养殖场也需提高自动化养殖程度。近年来，设施渔业能有效检测与控制养殖水中的各种环境参数,建立适于鱼类生长的最佳环境，水产养殖的智能化对于当代智慧农村建设非常重要。现代鱼塘养殖，鱼塘水质生态管控直接影响养鱼效益。衡量鱼塘水质好坏的指标主要有：鱼塘温度、酸碱度(PH值)、溶氧值、透明度、氨氮、亚硝酸盐等因素。鱼塘水质指标在线检测对于鱼塘水质调控至关重要。
技术实现思路
针对
技术介绍
中我国水产养殖智能化的不足的现状，提出了一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统。本专利公开了一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，水池主控模块11获得鱼塘水面光敏强度、水面温度、含氧量、PH值以及软体仿生鱼6采集的光照强度、温度和压力数据，调节鱼塘内部的生态环境。本专利技术的生态环境监控系统，分别包括：鱼塘、进水泵、出水泵、氧气泵、软体仿生鱼、温度传感器、压力传感器、光敏传感器、水池主控模块、WiFi通讯模块、进水管、出水管、进氧管道和监控平台，温度传感器、压力传感器和光敏传感器安装在软体仿生鱼上，并与设置在软体仿生鱼本体上的仿生鱼主控模块连接；PH传感器和溶氧传感器，PH传感器和溶氧传感器设置在鱼塘内并直接与水池主控模块连接。仿生鱼主控模块通过WiFi通讯模块与水池主控模块无线连接；进水泵设置在鱼塘的进水管上，出水泵设置在鱼塘的出水管上，氧气泵设置在进氧管道上；水池主控模块通过上位机连接监控平台进行数据上传。进水泵、出水泵控制：在PH小于7.5、7.5-8.5、8.5-9、大于9、阴雨天气、夏季连续晴天的不同情况下，对饲料阀门进行开启或者关闭的调节；在鱼塘水质PH过低的情况下，开启进水泵，对鱼塘进行换水；参考公式如下：Ca0＝1(kg)*600*L*N*J其中，CaO是所需生石灰的总质量，L鱼塘的长度，N是鱼塘的宽度，J为每亩鱼塘所需生石灰的用量，H是沸石粉和氨硝净的混合物的质量；当水质透明度小于15，说明水中悬浮物过度，需要更换新水，启动进水泵和出水泵，增加鱼塘水质循环；氧气泵控制：当气压过低引起水中含氧量减少；或因温度高、湿度大而引起水中饲料发酵耗氧增大而导致水中缺氧；或因暴雨引起水温剧变，上下层对流强烈而造成整个鱼池内溶氧量迅速下降。当溶氧浓度过低时，在0-1.2区间，鱼会出现浮头或严重浮头，应开启增氧机，参考公式如下：其中，K0是比例系数，P0是平均气压，Tmin0是两小时内的最低气温，Pw0是两小时内的平均水汽压。仿生鱼主控模块控制电机启动，使“X”交叉的连杆结构张开，实现软体仿生鱼的体积增大，软体仿生鱼上浮；“X”交叉的连杆结构闭合，实现软体仿生鱼的体积减小，软体软体仿生鱼下潜；所述“X”交叉的连杆结构张开夹角与软体仿生鱼的密度对应，并储存在上位机中，水池主控模块根据需求发出电机启动和停止命令，参考公示如下：其中：θ表示“X”交叉的连杆结构张开夹角；l表示软体仿生鱼身长；ω表示软体仿生鱼尾鳍摆动频率；c1，c2分别表示软体仿生鱼一次、二次波幅包络系数。仿生鱼主控模块控制电机启动，使铁块在软体仿生鱼的质心调整梁上滑动；所述铁块在质心调整梁上的位移位置与软体仿生鱼的俯仰角度对应，并储存在上位机中，水池主控模块根据需求发出电机启动和停止命令，机器鱼仰角计算公式参考如下：其中α表示仿生鱼下潜和上浮仰角角度，上浮为负，下潜为正；β表示电机旋转角度，顺时针为正；r表示鱼头半径尺寸；L0表示鱼头长度；L1表示鱼尾长度；L2表示尾鳍长度；mG表示减去配重后仿生鱼重量；mg表示配重重量。仿生鱼主控板控制舵机启动，通过控制姿态调整电机使软体仿生鱼的鱼尾摆动；所述舵机左右摆动幅度的大小与软体仿生鱼的转向角度对应，软体仿生鱼尾鳍摆动中，在尾鳍后缘的尾迹区形成反卡门涡街，能够有效地利用尾迹区的流体动能，推动鱼体向前游动，所有驱动是由仿生鱼电源模块供电；通过左右摆动的频率的幅度不同，可以控制仿生鱼的转向角度运动轨迹，用运动特征参数St来描述鱼体尾迹运动轨迹，并储存在上位机中，水池主控模块根据需求发出舵机启动和停止命令，St＝(f.Amax)/U其中St表示鱼体尾迹运动轨迹，F表示尾鳍摆动频率，f＝ω/2π；Amax表示尾鳍后缘最大摆幅。本技术的有益效果本技术通过模块设置，可以监测水池各处的环境信息(包括温度、溶氧量、PH)。基于仿生鱼本体的结构设计，可以使同一种仿生鱼适应不同的密度的水体中实现悬浮或者上浮下潜，以及前俯后仰。本技术通过监测方法的设置，可以调节鱼塘内部的生态环境。更进一步的，基于避障策略的设计，增加了仿生鱼环境感知能力，避免由于碰撞造成的损害。本技术具有功能全面、自动化程度高、易于操作等特点，能有效减少用户工作量、提高养殖活动管理精度、降低养殖风险。本技术通过对鱼塘未来环境的预测，可以进一步提高渔业养殖的效益；对于经验不足的养殖人员，此种方法也可以减少在养殖过程中的失误与损失。附图说明图1为本技术水下游动式智慧养殖生态环境监控系统结构连接图图2为本技术水下游动式智慧养殖生态环境监控系统模块连接图图3为本技术软体仿生鱼的结构示意图图4为本技术仿生鱼主控模块与各传感器的连接示意图图5为本技术水池主控模块与各传感器的连接示意图图6为本技术控制系统供电电源示意图图7为本技术水温闭环控制示意图图8为本技术溶氧浓度闭环控制示意图图9为本技术液位控制示意图具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明，但本技术的保护范围不限于此：结合图1-图3，一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，它包括：鱼塘1、进水泵2、出水泵3、氧气泵4、软体仿生鱼5、温度传感器6、压力传感器7、光敏传感器8、溶氧传感器9、PH传感器10、水池主控模块11、WiFi通讯模块12、进水管13、出水管14、进氧管道15和监控平台16，温度传感器6、压力传感器7和光敏传感器8安装在软体仿生鱼5上，并与设置在软体仿生鱼5本体上的仿生鱼主控模块5-11连接，仿生鱼主控模块5-11通过WiFi通讯模块12与水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，其特征在于它包括：鱼塘(1)、进水泵(2)、出水泵(3)、氧气泵(4)、软体仿生鱼(5)、温度传感器(6)、压力传感器(7)、光敏传感器(8)、水池主控模块(11)、WiFi通讯模块(12)、进水管(13)、出水管(14)、进氧管道(15)和监控平台(16)，温度传感器(6)、压力传感器(7)和光敏传感器(8)安装在软体仿生鱼(5)上，并与设置在软体仿生鱼(5)本体上的仿生鱼主控模块(5-11)连接，仿生鱼主控模块(5-11)通过WiFi通讯模块(12)与水池主控模块(11)无线连接；进水泵(2)设置在鱼塘(1)的进水管(13)上，出水泵(3)设置在鱼塘(1)的出水管(14)上，氧气泵(4)设置在进氧管道(15)上；水池主控模块(11)通过上位机连接监控平台(16)进行数据上传。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，其特征在于它包括：鱼塘(1)、进水泵(2)、出水泵(3)、氧气泵(4)、软体仿生鱼(5)、温度传感器(6)、压力传感器(7)、光敏传感器(8)、水池主控模块(11)、WiFi通讯模块(12)、进水管(13)、出水管(14)、进氧管道(15)和监控平台(16)，温度传感器(6)、压力传感器(7)和光敏传感器(8)安装在软体仿生鱼(5)上，并与设置在软体仿生鱼(5)本体上的仿生鱼主控模块(5-11)连接，仿生鱼主控模块(5-11)通过WiFi通讯模块(12)与水池主控模块(11)无线连接；进水泵(2)设置在鱼塘(1)的进水管(13)上，出水泵(3)设置在鱼塘(1)的出水管(14)上，氧气泵(4)设置在进氧管道(15)上；水池主控模块(11)通过上位机连接监控平台(16)进行数据上传。


2.根据权利要求1所述的一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，其特征在于它还包括：PH传感器(10)和溶氧传感器(9)，PH传感器(10)和溶氧传感器(9)设置在鱼塘(1)内并直接与水池主控模块(11)连接。


3.根据权利要求1所述的一种水下游动式智慧养殖生态环境监控系统，其特征在于温度传感器(6)、压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博思，刘欣雨，吉徐辉，
申请(专利权)人：李博思，刘欣雨，吉徐辉，
类型：新型
国别省市：江苏;32