引言
目前的养殖模式较为传统，养殖效率低下，当前水产养殖人工投喂劳动强度大以及生产效率低、投喂区域不适宜、对水体质量响应不快等问题大大降低了水产品的生产效率，并且传统的水质监测主要由分布在水域内的各种固定监测点来完成，水质监测系统是由固定的监测点组成，但由于是固定的监测点导致每个监测点的监测范围有限，监测数据准确率低；因此，响应国家农业现代化和农业信息技术化的号召，促进我国水产养殖业的快速发展，解决我国对水产养殖业的精准养殖、科学管理、产品安全以及高效的水产养殖基地管理等问题。
本项目提出基于物联网技术、信息技术的水产养殖智能生产管控和信息化管理的一体化解决方案，构建硬件+云平台+终端、移动端为主的智能水产养殖系统。
一、系统设计思想
利用物联网技术、信息技术对水产养殖进行生产管控以及信息化管理实现智能水产养殖，构建硬件+云平台+终端、移动端为主的智能水产养殖系统（如图1）。通过太阳能智能水质监测及自动投料船（如图2）采集和反馈水产养殖信息，并且分析采集到的信息进行实现水产养殖的智能生产科学管理和精准化投放饵料。养殖户可以通过智能手机、平板电脑、计算机等智能终端设备（如图3）实时掌握水产养殖环境信息并及时获取异常报警信息，并根据监测结果对相应设备进行远程控制，实现智能化养殖和节能减排的目的。
技术图示：
图1 智能水产养殖系统
图2 太阳能智能水质监测及自动投料船
图3智能养殖系统使用软件
本系统是高科技产品，投放在水产养殖地点即可使用，无需用户参与即可实现其功能。该作品利用成熟技术综合应用解决实际问题，属于应用型创新作品。具体体现在以下方面：
（一）数据监测
智能水产养殖系统可通过传感器设备，在线实时监测水体溶解氧、浊度、pH值、电导率、水温、悬浮物等参数的变化情况。
（二）数据传输
水质在线动态监控，为了确保数据统计的适时性和有效性，可以将采集的数据通过监控点发送到用户终端。与传统的人工采样监测相比，简化了繁杂的程序，节省了监控时间。
（三）监测预警
通过智能水产养殖监测系统平台，用户可以自行设定监测参数的安全值，或者使用系统原本设定了监视参数的安全值。一旦前端传感器检测出水质参数超过了安全值的范围，系统就会发出警报信息，通知用户及时处理。保证养殖地区的水质良好。
（四）数据分析
智能水产养殖系统可设定监控时间并自动采集。系统自动生成数据图表，用户可以直观地知道水质的变化状况并收集保存数据。随时确认历史数据，用于分析，总结用户的水产养殖经验，指导管理。
二、技术关键实现（如图4）
图4 技术关键
（一）水产养殖智能监测系统：采用具有自我识别功能的监视传感器实时监测水质和水环境信息（温度、余氯、pH值、溶解氧、浊度、氨氮含量等）对异常情况进行预警，立即采取措施减少用户损失。
（二）远程管理系统：用户可以通过用户可以通过手机、电脑等智能终端远程查看设施环境数据和设备运行情况，并可以进行数据分析以及实现智能化、标准化的管理，使智能硬件系统能够充分体现实用性的特征。
（三）太阳能驱动系统：具有运行安全、节能无消耗、绿色环保。
（四）智能化控制系统：根据养殖前设定条件，实现自动喂食设备运行，满足严酷的水产养殖环境条件要求，减少不必要的损失，同时节省电力，降低生产成本。
（五）信息管理平台：通过信息管理云平台实现科学化、全方位的功能部署，有效减轻养殖人员的工作量，提高监管工作的适时性、准确性和有效性。
三、主要技术指标：
太阳能智能水质监测及投料船（表1）包括船体、用于驱动船体移动的动力装置、定位模块、用于采集水生生物分布信息的超声波影像采集装置、处理器及通讯单元，处理器通信连接定位模块及超声波影像采集装置，并连接控制动力装置；饵料自动投放装置，处理器连接控制饵料自动投放装置投料；水质监测装置，包括设置于船体上的水体收集装置及水质数据采集单元，水质数据采集单元通信连接处理器；云平台，处理器通过通讯单元通信连接云平台；智能终端设备，通信连接云平台；供电单元，包括蓄电池及与蓄电池电连接的太阳能发电装置。水质数据采集单元包括PH传感器、荧光溶解氧传感器、浊度传感器、氨氮传感器、电导率传感器、余氯传感器、盐度传感器中的一种或多种。水体收集装置包括设置于船体上的水体收集舱及用于将相应水域的水抽吸至水体收集舱内的水泵和输水管。水产养殖系统还包括有用于对船体行驶的水域进行水体环境检测的水环境测探装置，设置于船体前部，包括温度传感器和光照传感器。太阳能发电装置包括有太阳能电池板，太阳能电池板贴附于船体表面。太阳能电池板采用柔性太阳能电池板。采用北斗定位模块、GPS定位模块、北斗/GPS双模定位模块中的一种。动力装置包括用于驱动船体船桨转动的双驱动电机，处理器连接控制双驱动电机运转。船体上设置有投饵孔，饵料自动投放装置通过投饵孔向水中投料。智能终端设备包括客户端及移动终端，历史数据在云端存储15个月。
表1 太阳能智能水质监测及投料船参数
太阳能船工作原理：通过利用附着在船表面的太阳能电池板发电，从而驱动电动马达，该马达转动螺旋桨来推动太阳能船穿过水面。太阳能船的组成分成2个部分：一部分是由太阳光发电系统，由太阳电池组、太阳能控制器、蓄电池组等构成，另一部分是船舶。
太阳能船所采用柔性太阳电池作为其电力源是因为这种电池具有重量轻、生产成本低、弱光的响应好、耐受高温等优点外，更是因为它的结构柔性好。柔性太阳电池可弯曲度的角度大，外观更为新颖，太阳能船的外形发生变化，电池板也会根据随太阳能船的外形变化而发生变化，提高了电池板的铺设面积可利用率，转化率达到20%。
控制系统：提供适当使用的电流和充电电流，并具有自动切断充电电流以及稳定电压的突出功能，为后续的逆变器和供电负载提供足够的电压。
四、文献综述
近年来，我国水产养殖规模不断扩大，养殖模式、养殖品种呈多样化态势，伴随着科学技术的不断发展，物联网技术和信息技术等先进的科学技术不断运用，先进的技术不断的融合到社会生产中来。栾培贤[1]提出基于物联网的镜鲤池塘养殖环境监测系统，通过物联网技术监测镜鲤池塘水质信息；朱家玮[2]提出了PID算法在水产养殖水质监控系统的运用；钟兴[3]也针对我国水产养殖发展现状提出了物联网的水产养殖智能监控系统的设计；崔正国[4]就我国渔业环境面临形势提出可持续发展的战略
五、创新性
（一）精准养殖创新性：利用物联网技术进行实时采集信息分析水产养殖水质信息以及投放饵料达到精准养殖的目的。
（二）自动投放饵料创新性：采用GPS+北斗定位模块，利用超声波影像分析法获得池塘中鱼类的游动区域或虾类的栖息区域，将这些区域画成圆面，取圆心为投饵路径规划点，利用蚁群算法计算投饵最短路径，实现池塘中的精准投饵。
（三）绿色节能创新性：本产品采用以太阳能为主蓄电池为辅为智能能提供动力。使用的模块化的结构，对于安装和拆卸、转移太阳能都是比较便利的，能够随时将发电的容量扩大，无需复杂昂贵的管线铺设，安全节能无污染，达到绿色创新节能减排保护环境的作用。
六、先进性
（一）信息有效性：采用云平台管理模式，实时监控数据，实现信息有效性和及时性。
（二）易用性：为了科技赋能传统水产养殖行业，针对使用者的知识水平及对物联网技术了解程度不同，本系统研发的界面通俗易懂，使用者可以短时间内理解并使用。
（三）系统稳定性：本系统是融入日常的农业生产活动中。系统出现不稳定，将对农业生产经营活动产生难以想象的影响。因此，在系统中配置各种硬件设备中秉承着具有安全性、稳定性及可靠性原则并采用了容错性的设计，在系统使用过程中出现局部问题避免影响整个系统的使用。
（四）系统安全性：采用多重安全防控体系，并对数据的安全性以及保密性采取相应的处理，完善对系统安全性保护，防范恶意攻击，保证与其他应用系统或异构系统之间的数据传输的安全性、可靠性和一致性。
六、应用价值
本项目响应国家号召，能达到精准养殖、绿色节能、保护环境。目前智能化水产养殖在农业发挥重要作用，推广应用能产生巨大经济效益和社会效益和保护环境
参考文献
[1]栾培贤,王常安,闫学春,纪锋.基于物联网的镜鲤池塘养殖环境监测系统[J].水产学杂志,2019,32(02):49-54.
[2] 朱家玮. 基于PID算法的水产养殖水质监控系统研究[D].塔里木大学,2021.
[3]钟兴,刘永华,孙昌权.基于物联网的水产养殖智能监控系统设计[J].中国农机化学报,2018,(3).70-73.
[4]崔正国,曲克明,唐启升.渔业环境面临形势与可持续发展战略研究[J].中国工程科学,2018,(5).63-68.
[5]杨轶霞.基于物联网技术的智能水产养殖监控系统应用[J].电子技术,2021,50(05):178-179.
