自動巡航船下的水產養殖技術

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摘要：當前水產養殖行業在我國正處于快速發展階段，水產養殖的規模和類型也處于不斷拓展狀態，對水產養殖的總體技術水平的要求也在不斷提升。其中將自動巡航船應用到水產養殖當中對于提升水產養殖整體水平有著非常重要的作用。本文就自動巡航船的水產養殖技術展開研究，僅供參考。

關鍵詞：水產養殖技術；自動巡航船；分析

引言

中國是水產品消費的大國，水產的養殖量占據全球的65%左右。隨著工業的高速發展，水污染與水資源短缺狀況越來越嚴重，這也使水產養殖品質得不到有效保障，嚴重阻礙了水產養殖的進一步發展，因此改善養殖的環境，使水產養殖業從“粗放型”向“精細化”發展，已成為水產養殖健康發展中的重要內容。水溫、溶解氧、光線、酸堿度等等都會影響水產養殖。國外在研究水質檢測方面發展較早，德國的WTW公司提出多參數水質檢測的系統并運用到大量的傳感器。這類產品狀況比較穩定，集成度更高，但同時價格也比較昂貴，操作也更為復雜，因此很難在我們國家的小型企業或者家庭農業中進行推廣。現如今國內的養殖人員大多使用人工取樣來進行水質的檢測，此種方法誤差較大，時間較長。信息采集的機器也大多從國外直接購買，缺乏硬件技術的支撐，使得投入成本提升，并且研發的傳感器與傳感網絡的抗干擾能力、穩定能力仍然不達要求[1]。無人船有容易操作、體積小、成本少、效率高等等特點。在水產養殖中使用自動巡航船就是通過使用搭載著監控設備的無人船，工作人員可以依據需要對環境進行監測，結合無線傳輸等技術，從而遠程監控水產養殖工作。

1設備硬件與軟件設計

1.1硬件與軟件的結構

監控一體化的設備依據功能能夠分為三個部分：自動巡航與躲避障礙的無人駕駛機動船；分析水質信息與設備監控的終端機器；供信息管理與咨詢的服務平臺。設備硬件包括船體、主控制板、檢測水質的攝像與計算機等等。控制設備的軟件有監控系統與監控平臺,控制設備的軟件包括有上機位監控平臺（安裝在終端與計算機內）和下機位監控系統（安裝在主控制板內）[2]。

1.2船舶的控制板

船舶的控制板是監控系統中的重要零件，其是由兩片單片機與外接的多個功能板塊組合而成的，有控制水質、檢測、處理數據、通信、控制船舶以及發出指令等等功能。單片機使用的是耗能少、可擴展的核心板，用來集成硬件的模板。兩片單機片相互進行通信，經從單機片讀取船舶的狀態信息，輸送給主機片。主機片在接受到信息之后，依據不同的數據來源再執行對應的處理。當檢測的數據超過設置的范圍或監控機器發生故障時會發出警報。keil2是研發單機片的工具，電路板研發的工具是Protel99SE。主控制板能夠完成硬件系統的集成化，提升系統防水、防干擾的能力，可以確保系統的穩定，讓機器更加適應水產養殖的不同環境。用戶通過監控平臺設置航行的時間、速度與目的地等情況，每5s自動獲取數據。控制板收到指令后，向平臺輸送數據包，其中包括自動巡航船目前的位置與速度、周圍的障礙物狀況，之后控制板對信息進行分析，再對船只的控制系統發出指令，控制其向目的地前進[3]。等到自動巡航船到達目的地后，打開自動監視系統待完成工作后前往另一監控點。

1.3水質生態檢測

自主制作的生態檢測設備使用的是集中控制器與檢測的攝像機。集中控制器位于主控制板上，包含水質檢測探頭控制系統、攝像機控制系統與數據的收集分析系統。前兩者能夠使用信號線和在水中的檢測攝像機相互連接，及時的獲得水體與養殖對象的生態信息；后者的系統能夠對收集的數據或視頻進行儲存、分析與輸出標準的數字等等。集中控制器使用的是大容量的儲存設備與不同種的通信口，使用無線通信系統把收集的信息上傳到后臺，之后使用Web技術公布至互聯網，以此讓用戶了解養殖的狀況，而且為環境控制系統提供數據支持。另外，控制器能夠自動識別并改正的能力。Do探頭使用的是氧化電極法，依據氧分子通過富氧膜的速率來檢測水中Do的數值。pH探頭使用原電池法，依據電位與氫離子的對照關系計算出水的pH。這兩種檢測出的結果都進行溫度補償與鹽度補償。

1.4遠程監控技術

用戶在計算機與其他終端中裝備遠程監控的平臺，實現計算機與監控船及終端進行通信溝通，及時查看水質生態的狀況與船舶巡航的狀況，并且對現場的設備進行遠程的監控。監控平臺使用的是分層的B/S軟件，使用信息結合、圖像信息壓縮技術與報表優化技術等等，從而實現數據的收集、結合與遠程管理等等功能。監控平臺包括用戶登錄、控制界面、參數設置與檢測船顯示等等板塊。平臺使用融合的技術解析數據，對監測的攝像頭進行科學的使用，根據優化標準把檢測攝像頭進行空間的互補，有利于精確了解環境的性質，深入分析動態的變化情況。并把展現技術與GIS插值分析融合應用到數據的分析中，這也使得結果更加直觀，也便于對水產養殖進行科學的調整，從而滿足水產養殖者的需要[4]。在水產養殖中，水位調節機器、增氧機等等設備都通過電線與控制設備相連，且都受到遠程監控器的全程監控，經監控設備檢測后通過無線模塊向控制器提出指令，便能夠控制設備的開關與其他設置，從而對養殖狀況進行精細化的管理。

2試驗分析

2.1條件與方法

選擇某魚塘進行監控設備的測試。無人船接受指令為2s左右，船只實際的方向與設置基本一樣。35s后能夠到達設定位置，定位的誤差小于5m。使用監控的裝置來獲得檢測點的水體、pH、DO與ORP的變化數值。在進行數據的收集以后，立刻用商品化儀器進行檢測，并且需要更換檢測的攝像頭還需要進行矯正。另外，自制機器對水質的多個指標進行檢測，完成檢測總時長不超過一分鐘，但SX751檢測儀需要對采樣后的水質測試，每當測試完一個數據時要改變攝像頭才能繼續檢測，完成檢測的總時長需要40分鐘左右。這可能是造成檢測結果有差異的原因，自制設備的性能與同類機器類似，操作簡單，但機器的售價為同類的一半左右。因此自制機器的檢測結果更加具備可靠性、便利性且耗時短等等優點。

2.2結果與分析

依據監控系統的設計方案，完成檢測的Web顯示，含有傳感器收集的數據、分析的信息、船只環境內障礙物的情況與電池信息等等。通過4G、GPRS等無線輸送方式能夠把水質的信息傳到監控平臺，用戶就能夠使用手機與計算機查詢養殖狀況，能夠幫助工作人員及時的檢測出問題，鎖定問題出現的位置，并且依據水質的變換合理的調整設備，比如保溫、增加氧氣等等，為養殖對象的生長提供適宜的環境。

3結束語

綜上所述，研發的水產養殖在線監控船使用的是無人駕駛船的自動巡航功能，對養殖環境進行精準的管控，而且結合無線的數據傳捷與信息管理等等多種功能融合為一體，有功能多、成本低與可靠性高等等優點。不但能夠促進產物的收獲，極大地提升了養殖的自動化水平，能夠降低投入成本，提升經濟效益與管理效率，提高產品的競爭力，還能為進一步擴展信息收集的應用區域提供參考。

參考文獻：

[1]龔珞軍，楊蘭松，雷偉，等.《水產品質量安全》講座第三講孔雀石綠與水產品質量安全(4)[J].漁業致富指南，2019(17)：67-68.

[2]藺麗麗，楊質楠，袁海延，等.應用藥敏試驗技術防治水產動物細菌性疾病存在的問題及分析[J].中國水產，2019(7)：24-26.

[3]何佳，黃志濤，宋協法，等.基于計算機視覺技術的水產養殖中魚類行為識別與量化研究進展[J].漁業現代化，2019，46(3)：7-14.

[4]姜少杰，劉海敵，王憲.基于GPS的自動巡航監測船系統的設計與實現[J].全球定位系統，2017，42(3)：77-81.

作者：汪海波 單位：淮安信息職業技術學院