2017年12月5日，珠海市現代農業發展中心與中國水產科學研究院南海水產研究所戰略合作協議簽約暨農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室（珠海）揭牌儀式在珠海現代農業發展中心隆重舉行。

據中國水產科學研究院南海水產研究所漁病室蘇友祿博士介紹，農業部南海漁業資源開發利用重點實驗室（珠海）部分裝置採用先進的水生動物疫病遠端會診系統，養殖企業或個人可自行配置會診儀器，價格在一萬元左右，與實驗室透過網路對接，可直接對話專家組對養殖動物進行疾病診斷，方便快捷。此外南海所的博士、研究生等專家組成員全程駐點實驗室跟蹤服務，效率快，診斷準確度高，也可直接選定專家成員進行遠端指導。如無裝置企業可直接送檢，或派專家組現場取樣檢測。

水生動物疫病遠端會診系統

設計內容簡介

本作品主要目的是實現魚塘養殖場的智慧化，可分為現場管理單元和遠端管理單元兩部分。

1、現場管理單元，或稱為無線感測器網路單元(WSN)，位於系統結構的下層，主要實現透過對養殖現場的水質引數進行監測與控制的功能，並透過WiFi傳至魚塘監控中心，以供遠端客戶使用。現場管理單元需要硬體與軟體配合實現其功能。

2、遠端管理單元位於系統結構的上層，主要實現下層上傳資料的綜合分析與處

理和養殖專家支援系統兩種功能。遠端管理單元主要依靠軟體系統實現其功能。

3、透過將所有資料上傳到中央計算機進行資料處理分析（雲計算），從而實現對養殖環境、飼料質量與養殖效果、養殖魚體健康的監測，飼養投餵量、需求量預測、質量的判斷，養殖水域環境質量狀態、技術對策等。

系統的總體方案和功能

本作品把魚塘環境因子的情況送到控制中心，由控制中心根據其具體情況進行處理，WSN技術應用於水產養殖的遠端監控中，在生產現場構建一個小型無線資料傳輸網路。系統主要組成部分包括溶解氧感測器、溶解氧變送器、影象採集系統、訊號轉換單元、CC3200、人機介面、控制電路以及同計算機的通訊介面等。系統方案如圖1所示，本系統採取分散監控、集中操作、分級管理的方法，硬體架構主要包括3部分: 資訊採集模組、處理模組、輸出及控制模組。

物聯網智慧化養殖監控系統主要有水質監測、環境監測、影片監測、遠端控制、閉環控制等功能，該系統綜合利用電子技術、感測器技術、計算機與網路通訊技術，實現對水產養殖各階段的水溫、pH值和溶氧量等各項基本引數進行實時監測與預警，一旦發現問題，能及時自動處理。透過一些控制措施來調節水產養殖的溶解氧、溫度、pH值和水位等養殖水質的環境因子，同時根據水產品不同生長階段的需求制定出測控標準，透過對水產養殖環境的實時檢測，將測得引數和系統設定的標準引數進行比較後自動調整水產養殖生態環境各控制裝置的狀態，以使各項環境因子符合既定要求。

系統綜合利用物聯網感測技術、智慧處理技術及智慧控制技術，集資料、影象實時採集、無線傳輸、智慧處理和預測預警資訊釋出、輔助決策等功能於一體，實現現場及遠端系統資料獲取和裝置控制。透過遠端控制輸氧裝置及時補充水中的氧氣，啟動供氧調節裝置等，從而實現對水產品生長環境因子的實時監控依靠無線網路進行資料傳輸，將檢測資料實時傳送到中央處理系統進行處理，中央處理系統再將分析結果傳送到控制中心，控制中心則根據各種資訊進行全域性事務的控制養殖戶可以透過手機或Web頁面實時瞭解養殖池內各項引數和啟閉裝置，真正實現水產養殖技術的資訊化、感測化，使水產品在最適宜的環境下生長，達到智慧、節能和增產的目的。水產品在養殖過程中的環境因子如pH值和溶氧量等資料流，採集進入資訊採集模組並做進一步處理後透過網路通訊模組傳送到中心控制系統，以形成最佳化控制的策略，然後現場監控中心或者遠端控制中心進行智慧控制或者下達命令讓現場人員進行人工控制，進而對下一時刻的環境因子資料流進行調控。

系統功能設計如圖2所示，除基本的節點及控制通訊單元，本作品還透過將所有資料上傳到中央計算機進行資料處理分析（雲計算），從而實現對飼料質量與養殖效果、養殖魚體健康、養殖產量等的預測，飼養投餵量、需求量預測、質量的判斷，養殖水域環境質量狀態、技術對策等。

系統的硬體設計

現場管理單元主要由:感測器節點、路由節點、協調器、控制節點以及現場管理中心計算機等裝置組成。遠端管理系統主要採取客戶機/伺服器(C/S模式)和瀏覽器/伺服器(B/S模式)實現資料的傳輸與共享。

1感測器節點的設計

感測器節點是無線感測器網路的基本元素，其主要實現採集現場資料，並進行資料通訊的功能。系統感測器節點結構如圖3所示。各種感測器如溫度感測器、溶氧感測器、pH感測器等，將採集到的模擬資料透過調理電路進行去幹擾和整定，然後透過CC3200晶片的通用I/O 口送入晶片內部整合的A/D轉換器，然後將得到的數字訊號送入晶片處理器進行處理，最終資料被送入CC3200晶片的WiFi無線單元，該單元具有在WiFi網路內進行資料的傳送與接收。

感測器節點由電池或太陽能提供能量，由CC3200作為核心單元，放置於感測器節點櫃內部，並固定於池中，各種感測器放置於養殖池水體中，透過集成於內部的無線單元實現資料交換。

2控制節點設計與實現

控制節點被安裝位於靠近養殖現場的位置，透過無線網路與協調器連線，其功能主要用來控制調節養殖池中溶解氧、pH值和水溫等主要的水質因子。控制節點根據上位機的軟體傳送來的控制命令和控制引數，控制電磁閥和增氧機的執行。

控制節點由控制模組和執行模組兩部分組成，控制節點面向執行模組，用於對一個或若干個養殖池進行相應的動作，由一塊CC3200作為節點的處理中心，負責接收現場管理中心監控計算機發送過來的控制訊號，並驅動執行模組動作。

3現場監控中心設計

網路攝像頭和監控系統軟體具有實時監控、歷史資料、系統配置、幫助四大功能構成，如圖6所示.

系統軟體設計

智慧化監控系統的軟體設計以可靠性、安全性為基本原則，以模組化、可擴充套件升級為指導來進行設計。軟體設計主要包含節點的軟體設計和PC機監控系統的軟體設計。

1 節點的軟體功能設計

節點的軟體功能設計分為感測器節點通訊部分和感測器節點採集功能，此部分軟體實現了感測器節點的組網與資料傳輸工作，如圖7和圖8所示。

2路由器的軟體功能設計

路由節點的工作流程圖如圖9所示

總結

根據農業智慧化發展的總體趨勢，透過無線感測器網路對水產養殖的環境進行監控，如水溫、pH值、溶氧量等資料流，透過影片採集影象系統對魚體量、魚體積、魚體表寄生蟲等進行線上監測和控制，設計了智慧化魚塘養殖系統，該系統架構透過應用物聯網，真正地實現了水產養殖的智慧化監測與控制，滿足了水產養殖的及時監控和自動調整其生態環境的要求，可以廣泛應用於水產養殖行業，也可以向其他生態農業中推廣。