一种水产养殖监控系统

1.一种水产养殖监控系统，其特征在于，包含：分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置，以及农业养殖信息管理及服务平台；
所述前端信息采集与设备控制装置用于完成鱼塘水质信息感知、信息汇聚、设备控制；
各所述前端信息采集与设备控制装置通过网关和通信网络接入所述农业养殖信息管理及服务平台，向所述农业养殖信息管理及服务平台上报所感知的水质信息，并接收农业养殖信息管理及服务平台的远程控制；
所述农业养殖信息管理及服务平台用于接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警通知、远程控制所述前端信息采集与设备控制装置、以及用户设置远程管理；
所述农业养殖信息管理及服务平台还包含：
存储模块，用于保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系；
计算模块，以第一周期定期计算所述鱼塘所对应的各周边鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的检测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；
比较模块，用于以第二周期定期将所述鱼塘的实时检测数据与所述基准数据相比较，确定比较结果是否超出预设阈值；所述第一周期大于所述第二周期；
异常校准处理模块，用于在所述比较模块确定比较结果超出预设阈值时，根据所述鱼塘的基准数据校准所述实时检测数据；根据校准后的数据进行该鱼塘的水质管控。
2.根据权利要求1所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述前端信息采集与设备控制装置包含以下之一或其任意组合：溶氧传感器、PH传感器、水位监测传感器、温度监测传感器、增氧泵。
3.根据权利要求1所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述农业养殖信息管理及服务平台包含以下模块之一或其任意组合：
SMS网关接口模块，用于负责服务平台与短信网关间的信息交互，完成接收用户短消息指令和向用户推送短消息通知的功能；
MMS网关接口模块，用于负责服务平台与彩信网关间的信息交互，完成向用户推送彩信通知的功能；
WEB网关接口模块，用于负责服务平台与WEB服务器间的信息交互，接收用户通过WEB向平台发送的各类指令，所述各类指令至少包含信息查询指令、用户权限修改指令、用户签约信息修改指令，并通过WEB向用户返回各种查询信息和用户信息修改界面；
WAP网关接口模块，用于负责服务平台与WAP服务器间的信息交互，接收用户通过WAP向平台发送的信息查询指令，并通过WAP向用户返回各种查询信息。
4.根据权利要求1所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述农业养殖信息管理及服务平台包含：数据库及设备管理模块；
所述数据库模块用于完成各类水质信息、设备信息和用户信息的存储、查询、管理功能；
所述设备管理模块进一步包含以下之一或其任意组合：设备注册管理模块、设备状态查看模块、设备维护管理模块、设备告警管理模块、设备参数设置模块、设备控制模块、设备位置管理模块和设备地图功能模块。
5.根据权利要求4所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述设备注册管理模块用于将新购设备在平台上注册，分配平台统一编码标识，录入设备基础信息，生成平台设备标识ID并打印为二维码标签；提供平台设备列表查看，查看平台上所有已注册设备的信息，显示内容至少包含以下之一或其任意组合：设备类型、物理ID、生产厂家、生产日期、平台设备标识ID、设备激活状态；
所述设备注册管理模块注册完成后的设备处于未激活状态，所述农业养殖信息管理及服务平台不接收未激活设备上报的数据，所述平台所有功能界面都不显示未激活的设备。
6.根据权利要求4所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述设备状态查看模块用于在系统界面中以列表的形式显示每个设备的状况，包含以下信息之一或其任意组合：设备名称、设备类型、增氧开关状态、工作状态；在所述设备条目被点击后，显示设备详细信息，至少包含设备基础信息、增氧开关记录、和/或维护记录信息，并链接到设备监测数据查询页面；接受管理员用户根据设备ID、所属区域、所属农户进行指定设备的查询。
7.根据权利要求4所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述设备维护管理模块用于定期生成设备维护任务工单，自动分配给设备所属运维人员，并跟踪维护任务执行状态；
所述设备告警管理模块用于对监测数据大数据分析产生的设备告警进行显示，在单条告警信息被选中后显示告警详细信息，发起设备维护任务，在现场维护人员反馈设备维护结果后关闭告警。
8.根据权利要求4所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述设备参数设置模块用于根据管理员用户的指令远程启动设备校准功能，和/或进行增氧泵阈值设定；
所述设备控制模块用于通过系统后台接收并执行管理员用户的开启或关闭指定鱼塘增氧泵的指令。
9.根据权利要求4所述的水产养殖监控系统，其特征在于，所述设备位置管理模块用于向管理员用户显示所有监测设备的地理位置信息，根据管理员用户的指令进行设备坐标的微调修改；
所述设备地图功能模块用于对投放的设备坐标位置进行地图显示，在收到管理员用户点击地图上的设备点的操作指令后，显示该设备的相关数据，至少包含以下之一：基础信息、配置信息、监测值、增氧开关状态。

一种水产养殖监控系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种智能化水产养殖监控技术。\n背景技术\n[0002] 在鱼塘的养殖作业中，尤其是对于鱼苗，鱼塘的水质环境对鱼苗的生长起着至关重要的作用。有些指标如鱼塘温度、水中含氧量、以及酸碱度(PH值)如果不达标，则会造成鱼儿的发育不良，严重的还会导致死亡。不同的鱼类对鱼塘温度、含氧量等要素也均有它自己严格的要求。\n[0003] 目前传统的养殖方式，包括调节水温、氧气供给等都需要人工判断然后进行操作，由于测试点多，人工检测容易形成漏检，并且在夜间无人值守期间，就无法了解鱼塘的水质情况，以致水温不稳，影响养殖鱼类的生长；另外水体溶解氧检测不到位，也会影响鱼类同化作用的进行，造成水体危害，可能直接导致鱼类死亡，从而降低了经济效益。\n[0004] 现代化的鱼塘环境控制技术，是促进鱼类生产，实现优质、高产的基本条件和关键手段之一。通过综合应用生物工程技术和物联网技术，对鱼塘水质进行实时监控，根据指标的变化规律做出实时的调整，可以为鱼类生长提供适宜的环境条件，以便充分发挥其生长潜力，提高生产效率。并且，通过在监控过程中及时发现异常并报警，可以最大程度避免环境变化对鱼类造成的不利影响。\n[0005] 现有技术中，一般通过在鱼塘内设置传感器，来对鱼塘的水质环境进行监测，如设置温度传感器、溶氧传感器、PH值传感器来监测鱼塘的水温、溶氧量、PH值等，并通过监测数据判断是否超出所设阈值，进而进行相应的操作，如控制增氧泵打开进行增氧，或者简单告警。然而本发明的发明人发现，现有技术只是简单的数据采集，告警方式单一，如进行警笛告警，或者发送短信告警；系统独立、不可靠，没有统一平台进行统一运营管理，设备是否损坏无法及时发现，无法形成运营体系，无法和用户形成良好互动，农民看不到实时数据，无法操作，无法互动。\n发明内容\n[0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种水产养殖监控系统，对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护。\n[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水产养殖监控系统，包含分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置，以及农业养殖信息管理及服务平台；\n[0008] 前端信息采集与设备控制装置用于完成鱼塘水质信息感知、信息汇聚、设备控制；\n各前端信息采集与设备控制装置通过网关和通信网络接入农业养殖信息管理及服务平台，向农业养殖信息管理及服务平台上报所感知的水质信息，并接收农业养殖信息管理及服务平台的远程控制；\n[0009] 农业养殖信息管理及服务平台用于接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警通知、远程控制前端信息采集与设备控制装置、以及用户设置远程管理。\n[0010] 本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：通过设置农业养殖信息管理及服务平台，各前端信息采集与设备控制装置通过网关和通信网络接入农业养殖信息管理及服务平台，向农业养殖信息管理及服务平台上报所感知的水质信息，并接收农业养殖信息管理及服务平台的远程控制；农业养殖信息管理及服务平台完成各类水质信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警通知、远程控制前端信息采集与设备控制装置、以及用户设置远程管理。从而可以对水产养殖监测设备进行平台化的统一管理和维护。\n[0011] 作为进一步改进，农业养殖信息管理及服务平台包含以下模块之一或其任意组合：SMS网关接口模块，用于负责服务平台与短信网关间的信息交互，完成接收用户短消息指令和向用户推送短消息通知的功能；MMS网关接口模块，用于负责服务平台与彩信网关间的信息交互，完成向用户推送彩信通知的功能；WEB网关接口模块，用于负责服务平台与WEB服务器间的信息交互，接收用户通过WEB向平台发送的各类指令，各类指令至少包含信息查询指令、用户权限修改指令、用户签约信息修改指令，并通过WEB向用户返回各种查询信息和用户信息修改界面；WAP网关接口模块，用于负责服务平台与WAP服务器间的信息交互，接收用户通过WAP向平台发送的信息查询指令，并通过WAP向用户返回各种查询信息。通过上述各模块，可以为用户提供良好的互动体验。\n[0012] 作为进一步改进，农业养殖信息管理及服务平台包含：数据库及设备管理模块；数据库模块用于完成各类水质信息、设备信息和用户信息的存储、查询、管理功能；设备管理模块进一步包含以下之一或其任意组合：设备注册管理模块、设备状态查看模块、设备维护管理模块、设备告警管理模块、设备参数设置模块、设备控制模块、设备位置管理模块和设备地图功能模块。从而能够对设备进行全方位的管理、查询和管控。\n[0013] 作为进一步改进，农业养殖信息管理及服务平台还可以包含：存储模块，用于保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置的对应关系；计算模块，以第一周期定期计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的前端信息采集与设备控制装置的检测数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；比较模块，用于以第二周期定期将鱼塘的实时检测数据与基准数据相比较，确定比较结果是否超出预设阈值；第一周期大于第二周期；异常校准处理模块，用于在比较模块确定比较结果超出预设阈值时，根据鱼塘的基准数据校准实时检测数据；根据校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控。从而即便某个鱼塘的水质检测设备发生故障，导致检测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘的水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。\n附图说明\n[0014] 图1是本发明一较佳实施方式的水产养殖监控系统整体架构示意图；\n[0015] 图2是本发明一较佳实施方式的农业养殖信息管理及服务平台结构示意图。\n具体实施方式\n[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。\n[0017] 本发明一较佳实施方式涉及一种水产养殖监控系统，其整体架构如图1所示，包含分布于各鱼塘的前端信息采集与设备控制装置，网关，通信网络，以及农业养殖信息管理及服务平台。\n[0018] 其中，前端信息采集与设备控制装置用于完成鱼塘水质信息感知、信息汇聚、设备控制；主要包括溶氧传感器、PH传感器、水位监测传感器、温度监测传感器、增氧泵等。各前端信息采集与设备控制装置通过网关和通信网络接入农业养殖信息管理及服务平台，向农业养殖信息管理及服务平台上报所感知的水质信息，并接收农业养殖信息管理及服务平台的远程控制。\n[0019] 具体地说，前端信息采集与设备控制装置直接或者通过路由节点接入网关，将检测到的各种数据、事件信息发送至网关。同时，可以接受网关发送的指令，接受网关的控制。\n其中，增氧泵可以直接由溶氧传感器控制系统直接控制，也可以由农业养殖信息管理及服务平台进行远程控制。\n[0020] 网关是接入农业养殖信息管理及服务平台的统一接口，完成对前端的信息采集设备、水质控制设备的管控，以及对检测信息(检测数据、事件信息)的存储和处理，并完成无线传感网通信协议到通信网络协议的转换。\n[0021] 通信网络可以包含GSM、IS-95等2G网络，TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WiMAX等3G网络，及其它如WIFI、LTE、4G、5G等能够提供无线通信服务的移动通信网络，以及现有的有线通信网络，等等。\n[0022] 农业养殖信息管理及服务平台用于接收前端信息采集与设备控制装置上报的水质信息，完成各类水质信息存储、用户业务鉴权、事件告警信息存储、事件告警通知、远程控制所述前端信息采集与设备控制装置、以及用户设置远程管理。\n[0023] 农业养殖信息管理及服务平台进一步包含：数据库及设备管理模块，如图2所示。\n数据库模块用于完成各类水质信息、设备信息和用户信息的存储、查询、管理功能。设备管理模块用于对包含前端信息采集与设备控制装置在内的各类设备进行管理。\n[0024] 该平台还包含：SMS网关接口模块，用于负责服务平台与短信网关间的信息交互，完成接收用户短消息指令和向用户推送短消息通知的功能；\n[0025] MMS网关接口模块，用于负责服务平台与彩信网关间的信息交互，完成向用户推送彩信通知的功能；\n[0026] WEB网关接口模块，用于负责服务平台与WEB服务器间的信息交互，接收用户通过WEB向平台发送的各类指令，各类指令至少包含信息查询指令、用户权限修改指令、用户签约信息修改指令，并通过WEB向用户返回各种查询信息和用户信息修改界面；\n[0027] WAP网关接口模块，用于负责服务平台与WAP服务器间的信息交互，接收用户通过WAP向平台发送的信息查询指令，并通过WAP向用户返回各种查询信息。\n[0028] 设备管理模块进一步包含：设备注册管理模块、设备状态查看模块、设备维护管理模块、设备告警管理模块、设备参数设置模块、设备控制模块、设备位置管理模块和设备地图功能模块。\n[0029] 设备注册管理模块：用于将新购设备在平台上注册，分配平台统一编码标识，录入设备基础信息，设备基础信息包括设备类型、物理ID(MAC地址或IMEI)、生产厂家、生产日期等；生成平台设备标识ID并打印为二维码标签；提供平台设备列表查看，查看平台上所有已注册设备的信息，显示内容包括：设备类型、物理ID、生产厂家、生产日期、平台设备标识ID、设备激活状态等。设备注册管理模块注册完成后的设备处于未激活状态，农业养殖信息管理及服务平台不接收未激活设备上报的数据，平台所有功能界面都不显示未激活的设备。\n[0030] 设备状态查看模块用于在系统界面中以列表的形式显示每个设备的状况，包括：\n设备名称、设备类型、增氧开关状态、工作状态(正常状态、告警状态)等等；在设备条目被点击后，显示设备详细信息，包含设备基础信息、增氧开关记录、维护记录信息等等，并链接到设备监测数据查询页面；接受管理员用户根据设备ID、所属区域、所属农户等属性进行指定设备的查询。\n[0031] 设备维护管理模块用于定期(按设备清洗、换膜、换电解液等时间要求)生成设备维护任务工单，自动分配给设备所属运维人员，并跟踪维护任务执行状态。\n[0032] 设备告警管理模块用于对监测数据大数据分析产生的设备告警进行显示，在单条告警信息被选中后显示告警详细信息，发起设备维护任务，在现场维护人员反馈设备维护结果后关闭告警。\n[0033] 设备参数设置模块用于根据管理员用户的指令远程启动设备校准功能，以及进行增氧泵阈值设定。\n[0034] 设备控制模块用于通过系统后台接收并执行管理员用户的开启或关闭指定鱼塘增氧泵的指令。\n[0035] 设备位置管理模块用于向管理员用户显示所有监测设备的地理位置信息，根据管理员用户的指令进行设备坐标的微调修改。\n[0036] 设备地图功能模块用于对投放的设备坐标位置进行地图显示，在收到管理员用户点击地图上的设备点的操作指令后，显示该设备的相关数据，至少包含以下之一：基础信息、配置信息、监测值、增氧开关状态。\n[0037] 本实施方式的水产养殖监控系统通过农业养殖信息管理及服务平台对整个监控系统下的所有设备进行统一维护和管理，形成完整的运营体系，和用户形成良好互动，用户可以随时看到实时数据，进行各类管理操作，进行互动。\n[0038] 作为进一步改进，该农业养殖信息管理及服务平台还可以包含：\n[0039] 存储模块，用于保存每个鱼塘与其周边鱼塘的对应关系，以及各鱼塘与前端信息采集与设备控制装置(如溶氧传感器)的对应关系；计算模块，用于以第一周期定期计算鱼塘所对应的各周边鱼塘的溶氧传感器的溶氧数据的平均值，作为该鱼塘的基准数据；比较模块，用于以第二周期定期将鱼塘的实时检测溶氧数据与基准数据相比较，确定比较得到的差值是否超出预设阈值；其中，第一周期大于第二周期；异常校准处理模块，用于在比较模块确定比较结果超出预设阈值时，用鱼塘的基准数据替换实时检测数据进行校准；根据校准后的基准数据进行该鱼塘的水质管控，如根据校准后的溶氧数据来判断是否需要打开对应鱼塘的增压泵。\n[0040] 通过上述存储模块、计算模块、比较模块、异常校准处理模块。即便某个鱼塘的水质检测设备发生故障，导致检测数据跳变，也不会影响该鱼塘的正常水质管控，如补氧控制、PH值控制等，确保鱼塘的水质(如溶氧量、PH值)始终保持在安全范围内，不会因不可控的设备故障而造成农民财产损失，提高整个监控系统的安全可靠性。\n[0041] 虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。