【正文】 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)一、項(xiàng)目可行性報(bào)告（一）立項(xiàng)的背景和意義我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民生活水平、建設(shè)和諧的社會(huì)主義新農(nóng)村具有重要意義?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020）》已明確將“農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)與信息化”和“畜禽水產(chǎn)健康養(yǎng)殖與疫病防控”納入優(yōu)先主題，因此，建設(shè)現(xiàn)代化的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和提高水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，成為我國(guó)當(dāng)前和今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。結(jié)合浙江省的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和《浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)規(guī)劃》，發(fā)展現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，對(duì)浙江省建設(shè)海洋大省和海洋強(qiáng)省具有重要意義。本項(xiàng)目應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖特色，構(gòu)建一套水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境信息感知—無(wú)線傳感網(wǎng)路和可視化監(jiān)控—智能化終端控制和預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖，對(duì)構(gòu)建具有鮮明浙江特色的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要推動(dòng)作用。統(tǒng)計(jì)顯示，到2010年，我省水產(chǎn)養(yǎng)殖面積穩(wěn)定在480萬(wàn)畝，產(chǎn)量達(dá)到190萬(wàn)噸，凈增20萬(wàn)噸；產(chǎn)值（一產(chǎn)）達(dá)到350億元，新增130億；出口額達(dá)到10億美元。但隨著我省土地資源緊缺，水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘逐步老化、病害多發(fā)、效益下降等突出問(wèn)題，如何提高養(yǎng)殖產(chǎn)品的品質(zhì)、直接增加了漁農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，實(shí)現(xiàn)高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)成為我省亟待解決的重大問(wèn)題。傳統(tǒng)的粗放水產(chǎn)養(yǎng)殖方式，采用人工觀察，單純靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的方法，很容易在養(yǎng)殖過(guò)程中造成調(diào)控不及時(shí)，反饋較慢，出現(xiàn)“浮頭”和大面積死亡等慘象，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，上述方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化和智能化的發(fā)展要求?；谏鲜鰡?wèn)題，本項(xiàng)目重點(diǎn)研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實(shí)時(shí)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，對(duì)提高水產(chǎn)養(yǎng)殖精準(zhǔn)化生產(chǎn)和智能化監(jiān)控具有重要意義，符合我省“生態(tài)、健康、循環(huán)、集約”水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展要求，對(duì)促進(jìn)我省漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，提高漁農(nóng)民生活水平具有重要意義。（二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了部分探索和應(yīng)用研究。Qi等（2011）利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立了水產(chǎn)養(yǎng)殖和銷(xiāo)售可追溯系統(tǒng)。Yoneyama等（2009）建立了羅非魚(yú)膽固醇含量監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了羅非魚(yú)膽固醇含量的在線快速監(jiān)測(cè)。Zhu等（2010）建立了集約化養(yǎng)魚(yú)水質(zhì)遠(yuǎn)程無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)水質(zhì)含氧量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，避免經(jīng)濟(jì)損失。L243。pez等（2009）建立了工廠化養(yǎng)魚(yú)環(huán)境pH，NH4+和溫度的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。Han等（2009）研發(fā)了一套水分監(jiān)測(cè)及自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。陳娜娜等（2011）綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPRS通信技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。提出了一種改進(jìn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,可降低路由消耗,提高可靠性。閆敏杰等（2010）設(shè)計(jì)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的魚(yú)塘實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得監(jiān)測(cè)區(qū)域中的溫度和溶氧量，并通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)作出判斷同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并控制增氧機(jī)的工作狀態(tài)。史兵等（2011）設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高了參數(shù)控制精度。李道亮和傅澤田設(shè)計(jì)了一種智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖信息系統(tǒng)。馬從國(guó)等（2007）研發(fā)了一套基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程智能監(jiān)控系統(tǒng)。李季冬和沈守平（1999）進(jìn)行了水產(chǎn)育苗溫室監(jiān)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接分析。祁昕等（2001）研發(fā)了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)用溶解氧檢測(cè)儀。馬祖長(zhǎng)和孫怡寧（2003）研發(fā)了溫濕度檢測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。裘正軍等（2007）開(kāi)展了基于模糊控制與虛擬儀器的灌溉決策系統(tǒng)研究。方旭杰等（2009）研制了基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線智能灌溉系統(tǒng)。史兵等（2011）研發(fā)了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)和可溯源技術(shù)相結(jié)合的智能系統(tǒng)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用方案。系統(tǒng)利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)實(shí)現(xiàn)了可溯源功能,利用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集與傳輸,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析,并得到控制信號(hào)。通過(guò)試驗(yàn),溶解氧、溫度、酸堿度(pH)等水環(huán)境因子參數(shù)控制范圍達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,可溯源信息寫(xiě)入與讀取正確,能夠滿(mǎn)足工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化的需要。可敬等（2007）研制了一套將單片機(jī)、無(wú)線RF和GSM技術(shù)相結(jié)合的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境因子無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠在線檢測(cè)溶解氧濃度、溫度等主要環(huán)境參數(shù)，并能根據(jù)環(huán)境情況實(shí)施對(duì)增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程監(jiān)控或者通過(guò)手機(jī)得到水質(zhì)狀況報(bào)告。顧群和陸春華（2004）進(jìn)行了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究。劉星橋等（2003）開(kāi)展了水產(chǎn)養(yǎng)殖多環(huán)境因子控制系統(tǒng)的研究。劉星橋等（2006）研發(fā)了水產(chǎn)工廠化養(yǎng)殖智能監(jiān)控系統(tǒng)。楊世鳳等（2010）研制了一套通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)(WIFI)連接， LabVIEW程序控制，并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)使用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控池塘溶解氧的溶解氧無(wú)線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在線檢測(cè)溶解氧、溫度等主要環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)環(huán)境情況實(shí)施對(duì)增氧機(jī)的控制，業(yè)主可遠(yuǎn)程電腦監(jiān)控或者通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)魚(yú)塘水質(zhì)狀況，并發(fā)送增氧命令，進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)啟停增氧機(jī)。在溶解氧超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)啟停增氧機(jī)，并向用戶(hù)發(fā)送報(bào)告。上述應(yīng)用大都是集中于水產(chǎn)養(yǎng)殖單個(gè)指標(biāo)控制、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息采集等研究和應(yīng)用，缺乏系統(tǒng)性和整體性，而且研發(fā)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)化和智能化程度較低，缺乏系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)能力，推廣應(yīng)用性較差。2. 發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展向著規(guī)?；⒏叨燃s化、高效生態(tài)安全的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展要求，因此結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)和環(huán)境關(guān)鍵因子立體分布規(guī)律和快速檢測(cè)技術(shù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化和可視化無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境關(guān)鍵因子（溫度、pH值、溶解氧、氨氮、鹽度和氧化還原電位等）的實(shí)時(shí)控制技術(shù)和智能化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的智能化監(jiān)控，對(duì)發(fā)展高效、生態(tài)、安全的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，構(gòu)建具有鮮明浙江特色的現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖新格局，促進(jìn)我省社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要推動(dòng)作用。參考文獻(xiàn)Han, ., Khalilian, A., Owino, ., Farahani, . amp。 Moore, S. 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