[发明专利]一种池塘养殖水体多参数采集系统及采集方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于池塘养殖水体水质的监视系统建立及其方法，具体是一种池塘养殖水体大规模、多参数的水质数据实时采集的系统及其采集方法。

(二)背景技术

淡水池塘养殖是我国鱼类养殖的基本方式，已有三千多年的历史。近年，池塘养殖面积约250万公顷，占全国淡水养殖总面积的30％左右，产量1500万吨，占全国淡水养殖总产量的70％以上。我国的淡水渔业在养殖面积、养殖总产量及养殖亩单产均处于世界领先地位。池塘养殖不但是我国优质蛋白质供应的重要保障，而且是优质蛋白质产生高效生产方式。但是，传统养殖模式以消耗资源、牺牲环境为代价，不能满足水产养殖业的生产需求与可持续性发展。当前，在以淡水池塘养殖为重点，研究和推广适合当前养殖业发展的养殖方式过程中，除了改善基础设施外，利用技术手段采集养殖水质的实时数据，对池塘养殖水体的水质综合调控，提高养殖技术、发展生态养殖和提高水产养殖业的综合生产能力都是至关重要的。

我国养殖水质监控技术的发展总体还处于较低水平。参数采集多数采取经验法，目测比较；有的采取分析法，由于现场缺少精确的分析，量化的精度较低。而实验室检测成本高、周期长、数据有限，效果不尽如人意。近年来，国内一些厂家在生产多参数水质实时监测装置方面做出了一些尝试，但所选的监测参数少，数据质量也不够稳定。以中国水科院渔机所开发的养殖水质在线监控系统为代表，采用RS-485和GPRS等通信协议相结合方式，选用PLC和I/O工控模块、多参数水质传感器等集成养殖水质监控系统，实现了全天候、数字化运行。系统连续、及时、准确地监测养殖水质参数及其变化状况，把水质控制在养殖要求的范围内。但是由于进口传感器价格较贵等原因，工程投资偏高，推广应用较困难，水产养殖单位应用养殖水质在线监控系统的为数不多。

目前我国池塘养殖水质监控技术源于工厂化养殖监控技术，工厂化养殖监控技术在池塘养殖水质监控中应用存在的主要问题有：(1)现有养殖水质监控系统对大面积池塘养殖的水质进行连续、及时、准确地采集水质参数及其变化状况的适用性不足；(2)系统的组网技术单一，现场采用数据总线通信型结构，自组网技术方案没有得到应用和体现，很难实现大规模的数据传输；(3)工厂化养殖监控技术难以适用于池塘养殖的区域分散、野外设置、工况环境恶劣等特点，导致设备故障率高，或者建设费用过高不宜大范围安装应用；(4)此外，大多数选用进口测试仪表，投资高，很少用于池塘的水产养殖。

在水产养殖水质检测的技术领域中，专利号为CN1566958A的“一种多参数水质监测方法及设置”，可以同时在线监测水产养殖环境水质多项理化参数，携带方便，检测快速，成本低廉，但数据无法实现远程传输，自动化程度低。专利号为CN1625110A“环保水质远程监控报警系统”，提供了一个低廉、同步实时、灵活介入地监测水质参数的一种无线解决方案，但通用的无线局域网，组网形式简单，不能实施大范围的数据传输，安全性也难以保障。专利申请号为200810118386的“一种用于水产养殖的水质远程动态检测系统及方法”利用WiFi无线局域网和CDMA网络，实现水质动态监测与远程服务器的远程无线通信。WiFi是用于覆盖一定范围的无线网络技术，一般覆盖范围为数十米，局域网内布设无线路由器，网络节点数50个。相对于传感器网络WiFi终端设备费用较高。WiFi传输数据速率大，功耗大，在偏远地区的大规模池塘养殖中难以对每个水质监测终端提供外接电源供电，该专利针对槽中连续流动水体进行监测，不能对养殖池塘中进行三维的水体数据检测。

(三)发明内容

针对水产养殖水质监控技术现状的不足，本发明提供一种对池塘养殖的多参数水质数据进行大规模实时采集的系统结构以及采集方法，以期实现了对养殖池塘的大规模、实时化、灵活机动地采集水质数据，降低系统运行费用的目的。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种池塘养殖水体多参数采集系统，其特征在于：所述采集系统为实时采集养殖水质数据传感器网络系统，包括水质数据采集节点和现场无线通信网络；

所述现场无线通信网络基于IEEE802.15.4通信协议；

所述现场无线通信网络的网络节点包括个人区域网络(personal-areanetwork，PAN)协调器、全功能设备(full functional device(zigbee)，FFD)和简化功能设备(reduced function device，RFD)；

所述现场无线通信网络构建成星状拓扑和对等网络拓扑；