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1、基于物联网的海洋生产大数据云计算分析系统 目录一、前言1、引言12、系统概述3三、 物联网部分41、传感器部分4、系统架构43、系统硬件功能64、所需设备9四、云计算部分11、系统构架12、系统功能113、所需设备12五、大数据部分141、系统构架42、系统功能14、所需设备7六、经济效益1七、综述一、前言1、引言在渔业发展中，老式的养殖模式曾对国内水产品产量的迅速增长起了重大作用。但随着人们消费水平和环保意识的增强，群众的饮食习惯和构造已发生了很大变化,绿色水产品越来越受到消费者的青睐。老式的养殖模式在生产实践中却存在种种弊端，所生产的水产品难以满足市场需求。具体表目前如下几方面：1）、基本
2、设施简陋、陈旧、经济基本脆弱老式养殖公司缺少现代化、高层次养殖生产所必需的物质条件和综合经营规模，导致经济效益低下。公司缺少技术储藏,无技术改造和扩大再生产资金，只能维持现状，在市场竞争中处在劣势。图一:节虾养殖场2）、产品养殖风险 水产养殖属于精细养殖产业,稍有不慎，死亡率会达到99%，由于恶劣天气、节气温度、水质、盐度等指标需要坐待非常精确，导致养殖业的风险增长,稍有不慎损失在4万元左右每亩。3)、养殖水域环境条件不断恶化国内人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化，例如全国有水质监测的120多条河流中，就有50条受到污染。海洋方面，自以来，国内海域多次发生规模巨大、毒性极强的赤潮,给国内的海
3、水养殖业导致巨大的损失。在大中都市的郊区也由于种种因素，养殖水域污染日趋严重。如全国出名的池塘养鱼高产区无锡河厥口的池塘养鱼业，由于梁溪河严重污染等因素正逐渐萎缩。4）、养殖水域的二次污染十分严重在淡水养殖方面，据测算,养殖t淡水鱼的排污量相称于20头肥猪的粪便量。以北京密云水库网箱养鲤为例，亩产在0t以上，似乎经济效益可观。但是其后果却导致水库水质转肥，其中氨态氮增长了7.3倍，活性磷酸盐增长了10.3倍，不得已而严禁网箱养鱼。并且其后的治理费用,超过了网箱养鱼的利润。在海水养殖方面,人类过度开发养殖业已经大大超过了海水的自净能力，对虾病的泛滥就是最典型的事例。5)、水产资源遭到严重的破坏，
4、不少水域生态失衡 水域的过度开发，导致原有的水草资源破坏，原有的优良品种种质退化,直接危害到水产养殖业的生存与发展。例如,阳澄湖本来水草的覆盖率很高，水质清晰,所产的蟹个大肉美。如今阳澄湖水草稀少，水质浑浊,蟹种早熟,品质退化。图二:污染水域所谓病害防治系统,是指将工程技术、机械设备、监控仪表、管理软件和无线传感等现代技术手段用于渔业生产，明显的优势是：机械化、自动化限度较高，能迅速运用先进的养殖技术;二是精确的懂得养殖环境的变化，是一种环保型、节水型、高产值的养殖系统;三是提高渔业的生产效率高，公司的经营管理水平也较高,对增进国内渔业产业构造调节和技术进步发挥更大的作用。图三：青蟹2、系统概
5、述1)、发展云计算和物联网的应用在各个领域都起着重要的作用。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到不同行业的各个环节,可大幅度提高各领域的不同效率，改善质量，减少成本和资源消耗。近些年随着人们生活水平提高，水产品需求量逐年递增,老式的养殖模式无法满足大密度高产量的养殖模式,水产品产量和质量都无法满足社会需求。基于物联网的智能化渔业是专门为人工水产品养殖设计开发的，采用无线传感技术、网络化管理等先进管理措施对养殖环境、水质、鱼类生长状况、药物使用、废水解决等进行全方位管理、监测，具有数据实时采集及分析、食品溯源、生产基地远程监控等功能。在保证质量的基本上大大提高
6、了产量。)、系统功能概述系统由三大部分构成：a) 物联网部分这个部分由:数据采集、数据传播、设备控制3个部分构成,由物联网的传感器实时采集数据、通过无线网络传播到云计算数据平台；再由大数据部分进行深度分析解决,下达指令到设备控制部分,控制有关的生产设备投料机、增氧机、水泵等。b) 云计算部分这个部分由:云计算操作系统、云计算管理系统、海洋生产虚拟系统3个部分构成,这3个系统承载所有的系统框架,涉及物联网数据、生产实时监控系统、设备控制系统、是整个项目的系统级构成部分。c) 大数据部分这个部分由：大数据存储-Nebu、大数据引擎Engne、大数据分析yprue、3大部分构成，由物联网传感器采集回
7、来的数据放入大数据存储中的Nsq数据库中，然后通过大数据引擎,将数据分发到云计算系统中的虚拟系统部分，通过大数据引擎的分布式系统进行预解决、分类、比对等分析,在把解决后的数据交给大数据分析系统，从而得到我们想要的数据,在下达指令控制有关设备。三、 物联网部分这个部分由：数据采集、数据传播、设备控制个部分构成、传感器部分l 水质监测水质监测重要涉及溶解氧监测、PH值监测、盐度含量监测、温度检测等等某些列养殖有关的传感器。l 灾害预警收集传感器数据，对养殖数据进行动态检测，对也许产生的灾害做出预警,并给出有关解决方案。l 智能化控制系统智能化控制系统重要涉及增氧泵控制,自动给排水控制，盐度控制，温
8、度控制。、系统架构手机、电脑等查询设备增氧机等设备反控设备采集节点汇集节点设备图四:架构图1） 前端数据采集部分前端数据的采集是整套系统的前沿部分,是整个系统的基本。系统将前端的鱼类生长环境参数等与食品消费的所有信息收集。2） 网络传播部分网络传播重要负责将前端数据采集部分传送给服务器，并提供远程终端访问主服务器,是整个系统数据的传播通道。3） 监控展示部分采集到的数据通过终端设备展示给顾客，使顾客可以理解生产基地、生态园实时的信息。顾客可以通过多种终端如个人电脑、手机、手持终端、触摸式一体机等实时理解养殖场地信息。4） 智能控制部分采集到的数据通过与系统设立的阀值进行对比，参数超过阀值后自动
9、打开相应设备。图五:系统示意图、系统硬件功能3.1水质监测1) 温度监测点:温度是影响水产养殖的重要物理因子之一。水温不仅影响水体水质状况,还影响养殖对象的生长发育，通过水温的观测实验,我们的粗话一下结论：水温与溶解氧含量符合等比级曲线模型水温与氨氮总量总体呈负有关关系；不同水产生物对水温不同适应性,在适合温度范畴，水温越高,养殖对象摄食量越大，并且饵料系数越小；一般水温越高,水产生物生长速度越快。通过计算养殖对象长期活动积温即可推断某一品种从育苗到商品上市所需时间；水温高下直接决定受精卵的孵化时间,在适合温度范畴内,水温越高孵化时间越短。以上数据表白水温是影响水产养殖产量和品质的重要因素。老
10、式室内养殖的大多使用附近的江河作为循环水源,江河水温受气候影响很大,大部分养殖场使用人工测温,数据的精确性和监控力度都难以得到保证。本系统采用工业级在线温度传感器，24小时全天候监测养殖水体温度。采集温度涉及进水口温度,池内温度,养殖场空气温度。系统可根据不同季节、养殖品种、养殖密度等信息进行系统报警阀值设定。当温度超过阀值时,系统报警：自动打开现场声光报警器；通过手机给管理员发送报警短信；监测界面弹出报警信息。在一段时间内(可设定),温度参数持续超标,系统自动打开温控设备，温度参数恢复到原则值后,温控设备自动关闭。2) 盐度度监测点盐度的高下，直接影响到养殖对象的繁殖周期和体表样色，繁殖周期
11、决定产量,体表颜色和品质关系密切。系统可根据不同季节、养殖品种、天气状况等信息自动计算养殖对象所需盐度从而判断与否增长淡水、或通过换水、加药等措施来控制盐度。）溶解氧监测点溶解氧不就是水生生物正常生理功能和健康生长的必须物质，溶解氧高可以增进水产生物的食欲，提高饲料运用率,加快生长发育。同步溶解氧也是水质改良的必需物质，是维持氮循环顺利进行的核心因素。本系统采用高精度溶解氧探头实时采集水体溶解氧含量,当水体溶氧量过低时自动打开增氧泵。4）PH值监测点pH值过低，酸性水体容易致使鱼类感染寄生虫病，如纤毛虫病、鞭毛虫病；另一方面水体中磷酸盐溶解度受到影响,有机物分解率减慢，天然饵料的繁殖减慢;再者
12、，鱼鳃会受到腐蚀,鱼血液酸性增强，运用氧的能力减少,尽管水体中的含氧量较高，还是会导致鱼体缺氧浮头，鱼的活动力削弱，对饵料的运用率大大减少，影响鱼类正常生长。值过高会增大氨的毒性,同步腐蚀鱼类鳃部组织,引起大批死亡。PH异常在老式养殖模式里不易发现，往往导致的损害比低温、缺氧更大。系统采用进口H探头，监测水体值,PH值异常时，系统自动打开进出水口电磁阀进行换水，保证水生生物生长在恒定P环境内。例如:品种温度藻类盐度PH值容氧密度节虾最适温度为53硅藻最适盐度为1020ph值8.55毫克/升以上400-1000青蟹最适水温182C江篱52826.2(比重1.011.021)7885毫克/升17.
13、6毫克/升400-60003.2防灾系统通过传感器的数据采集，养殖过程中，可以实时监控核心数据指标，在特殊季节、环境多变等状况下,可以预先做出相应的解决，把损失降到最低。老式的养殖措施,凭经验解决,精确度不高。无法提高产量、减少损失;品种常用灾害节虾温度过低，不生长；初次出节,环境不好，整塘死亡；盐度过高，蜕壳早，容易死亡青蟹白露季节，水温过高，环境降雨导致温度骤降，容易得病,失望率达到80。盐度高,蜕壳块,容易死亡；33智能化控制系统1) 给排水控制老式养殖模式里,换水所有有人工完毕,费时费力。本系统可根据水质需要进行自动换水,管理员也可以根据系统提供的实时参数判断养殖池与否需要换水,并通过
14、远程控制系统进行换水。2) 增氧泵控制一般养殖场养殖贵重鱼种时都是24小时长时间供氧，这样养殖池内虽然不会浮现缺氧现象,缺导致了能源的挥霍。将增氧泵与本系统对接后,可根据水生物实际需求启动和关闭增氧泵即保证水生生物健康生长也节省了能源。3) 温度控制温度过高和过低都会影响水生生物的生长状况,为了保证养殖场水温恒定，可在进水口建立水温缓冲池，通过与系统对接的温控设备调节水温,之后在将缓冲池内恒温水送入养殖池内。当养殖池温度过高时,系统自动打开进出水口,更换池水,达到降温目的。3.设备控制3.31控制形式设立自动控制手动控制管理员可根据实际需求灵活选择控制方式,手动控制模式下管理员可通过手机、电脑等工具对养殖场设备进行远程控制，自动模式下系统根据采集的实时参数判断设备启动、关闭。3.32控制时间设立自动控制下,也可以对设备进行定期自动启动功能。、所需设备物联网监测系统120wPH值传感器节点*温度传感器节点*4溶解氧传感器节点 4氨氮传感器节点*4光照传感器节点 水位传感器节点 *浊度传感器节点 1风力传感器节点 *1土壤盐度传感器节点 *微生物传感器节点 *风速仪 *消防报警系统防火设备增氧机 *2投料机*鱼苗 *1批饲料 *5药物 *水泵 *2网箱 *1水管 *1杂
