一、KITOZER（開拓者）水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)概述
    本系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用鋪設(shè)線纜的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，工程量大、成本高，同時(shí)由于傳感器大多通過微電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，過長(zhǎng)的線纜鋪設(shè)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的誤差較大。本系統(tǒng)采用包含的4G網(wǎng)關(guān)和2公里節(jié)點(diǎn)組成多點(diǎn)多跳的星狀網(wǎng)絡(luò)，特有的電源管理系統(tǒng)結(jié)合超低功耗的芯片設(shè)計(jì)，使整套系統(tǒng)僅需要太陽能供電，并能夠在陰雨天氣保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。
二、水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的原理
水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)由前端部分來完成對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)因子的含量的監(jiān)測(cè)與匯總、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)裙ぷ?，監(jiān)測(cè)因子包括水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等，這些監(jiān)測(cè)因子由數(shù)據(jù)采集終端使用不同的方法進(jìn)行測(cè)量獲得一個(gè)非常準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，此結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)向在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、過濾、存儲(chǔ)、處理、統(tǒng)計(jì)分析并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢等任務(wù)，當(dāng)溶氧超過設(shè)定值的時(shí)候，可靠、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、全面、快速、高效的將真實(shí)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境信息展現(xiàn)在管理人員的面前自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)可達(dá)到安全、可靠、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面、快速、高效的將真實(shí)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境信息展現(xiàn)在管理人員的面前。
三、系統(tǒng)的組成與功能
本系統(tǒng)利用傳感器測(cè)量出水中相應(yīng)的環(huán)境因子（如PH值，溶解氧，溫度等），然后利用相應(yīng)參數(shù)的在線儀表讀出傳感器傳出的信號(hào)，并可將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)或者模擬電流信號(hào)，傳入現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)以及終端，再通過編制的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)分析，并實(shí)施預(yù)警預(yù)報(bào)。   
1、數(shù)據(jù)中心
數(shù)據(jù)中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、顯示、數(shù)據(jù)請(qǐng)求以及曲線顯示、報(bào)表打印輸出等信息管理工作和進(jìn)行特殊情況的監(jiān)控中心預(yù)警以及通過客戶端軟件方便地訪問實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。
2、空氣質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)
實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)采集終端內(nèi)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)報(bào)警，防止事故的發(fā)生（并預(yù)留監(jiān)控點(diǎn)的控制接口）。
3、用戶手機(jī)
通過智能手機(jī)訪問數(shù)據(jù)中心采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或編輯短信發(fā)送到數(shù)據(jù)采集終端采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
四、系統(tǒng)界面
系統(tǒng)采用圖形化顯示界面，提供柱狀圖、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等顯示手段，使用戶觀察數(shù)據(jù)更加直觀和方便。
1.設(shè)備配置
該功能是使用軟件的第一步。點(diǎn)擊主界面中的<設(shè)備配置>按鈕進(jìn)入界面。
2.權(quán)限管理 
軟件操作用戶的權(quán)限管理，可以進(jìn)行用戶的添加、刪除、修改密碼、注銷用戶操作。在主界面點(diǎn)擊<權(quán)限管理>按鈕進(jìn)入界面。
3.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
軟件的主功能和主界面，在該界面中用戶可以實(shí)時(shí)查看當(dāng)前系統(tǒng)中的水溫、光照、溶氧、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽等數(shù)據(jù)及報(bào)警信息。點(diǎn)擊<實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)>按鈕，顯示該界面。
4.報(bào)警查詢
查詢歷史報(bào)警信息。點(diǎn)擊<報(bào)警查詢>進(jìn)入界面。在該界面中，用戶可以通過選擇設(shè)備標(biāo)識(shí)和時(shí)間段來查詢相關(guān)歷史報(bào)警信息。點(diǎn)擊<導(dǎo)出>按鈕，將查詢到的報(bào)警信息導(dǎo)出到Excel表格中。
5.短信設(shè)置
進(jìn)行短信報(bào)警及其相關(guān)的各項(xiàng)設(shè)置。
五、系統(tǒng)功能特點(diǎn)
1.實(shí)用性
水產(chǎn)養(yǎng)殖地理位置分散，因此采用覆蓋廣泛的網(wǎng)絡(luò)高信號(hào)捕捉，必要是采用高增益天線，可確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。
2.實(shí)時(shí)性
采用更新的通信和軟硬件技術(shù)，建立了清晰和合理的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多線程的遠(yuǎn)程并發(fā)通信，在幾秒時(shí)間內(nèi)，可以讓成百上千臺(tái)的數(shù)據(jù)采集終端實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)故障信息的及時(shí)報(bào)警?？梢赃M(jìn)行系統(tǒng)或模塊的無限擴(kuò)展，便于長(zhǎng)期的升級(jí)和維護(hù)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命，通過更新部件，能讓系統(tǒng)一直存在下去，而不至于整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成大量的投資損失。
3.操作簡(jiǎn)易性
系統(tǒng)軟件功能完善，模塊化、圖形化設(shè)計(jì)，全過程全中文幫助，操作簡(jiǎn)單方便。
4.性價(jià)比高
該系統(tǒng)專為水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控量身定制，充分考慮到水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境各個(gè)環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)需求。
六、系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
1.軟件系統(tǒng)基于成熟的物聯(lián)網(wǎng)通用平臺(tái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)異。采用云計(jì)算模式，客戶無需架設(shè)專門的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，節(jié)省投資，軟件系統(tǒng)部署和維護(hù)簡(jiǎn)便。
2.集成的視頻監(jiān)控功能，視頻與環(huán)境監(jiān)控?zé)o縫集成，實(shí)現(xiàn)真正意義的可視化監(jiān)控管理。
3.集成度高，前端監(jiān)控設(shè)備選用文朗潤(rùn)誠(chéng)自主研發(fā)的一體化溫室智能監(jiān)控終端，集成度高，無需專門安裝，插電即用，后期維護(hù)簡(jiǎn)便。
4.硬件可靠性高，防塵、防水，可以安裝在戶外，適應(yīng)陰雨潮濕等惡劣環(huán)境。
5.軟件系統(tǒng)功能完善，專門為農(nóng)業(yè)客戶定制的系統(tǒng)界面，界面友好，操作便捷。集成的視頻監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)便捷的遠(yuǎn)程可視化管理。
6.兼容性好，通過配置，可以連接客戶已有的不同廠商品牌的采集和控制設(shè)備。靈活的配置功能，可以滿足不同客戶的個(gè)性化需求。
7.支持計(jì)算機(jī)、手機(jī)等多種終端訪問，提供智能手機(jī)客戶端軟件，可以隨時(shí)隨地監(jiān)控溫室環(huán)境。集成手機(jī)短信、email等多種展現(xiàn)和交互方式，信息傳遞及時(shí)、便捷。
8.系統(tǒng)擴(kuò)展性好，支持二次開發(fā)，可以與客戶現(xiàn)有其它信息系統(tǒng)深度集成。
9.配套的農(nóng)業(yè)知識(shí)庫(kù)，農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)等附加功能。
10.養(yǎng)殖的條件變得可控，養(yǎng)殖環(huán)境不再受天氣的限制，養(yǎng)殖水體的水溫，溶解氧、PH值，氨氨含量等等一系列的重要的影響因素都變得可控可調(diào)；
11.水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用大大降低傳統(tǒng)的養(yǎng)殖成本，包括人工、餌料成本。
七、應(yīng)用范圍
該系統(tǒng)廣泛適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)。
八、案例分析<br /> 某河蟹養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)
（1）溶解氧智能傳感器
本系統(tǒng)采用具有自校準(zhǔn)、自診斷、即插即用、能耗管理功能一體化特點(diǎn)的溶解氧智能傳感器。溶解氧智能傳感器主要包括傳感器探頭和變送器兩個(gè)部分。傳感器探頭包括溶解氧探頭和溫度探頭，可同時(shí)測(cè)得溶解氧信號(hào)與水溫信號(hào)。
傳感器工作過程如下：
1)探頭檢測(cè)的水體溶解氧信號(hào)與溫度探頭檢測(cè)的水體溫度信號(hào)，通過各自的信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大濾波處理后，通過溶解氧智能變送器的微處理器進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。
2)然后根據(jù)IEEE1451. 2協(xié)議對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償以得到精確的溶解氧值。
3)溶解氧智能變送器將處理過的結(jié)果通過RS485通信模塊傳輸至數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。
（2）無線傳感網(wǎng)絡(luò)與各節(jié)點(diǎn)設(shè)備
數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)（中繼節(jié)點(diǎn)）、匯聚節(jié)點(diǎn)等設(shè)備通過自組織的方式部署在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的實(shí)際環(huán)境中，在覆蓋范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中分布于不同區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，被劃分到各個(gè)子網(wǎng)中進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)到的水質(zhì)數(shù)據(jù)通過多跳路由的方式在相鄰節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行傳遞，傳送到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)控制軟件系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理后做出相關(guān)解決方案提供給決策者，或?qū)⑾嚓P(guān)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)提供用戶瀏覽。
（3）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控中心
河蟹養(yǎng)殖水質(zhì)智能監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)安裝在河蟹養(yǎng)殖場(chǎng)的中心辦公室。監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)具備的功能有：
1) 可實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)參數(shù)數(shù)值的變化
2) 可顯示水質(zhì)參數(shù)任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)
3) 可存儲(chǔ)、下載水質(zhì)參數(shù)歷史數(shù)據(jù)
4) 可顯示數(shù)據(jù)變化曲線
5) 可修改、查詢系統(tǒng)狀態(tài)與參數(shù)設(shè)旨；顯示各節(jié)點(diǎn)通訊狀態(tài)及能量狀況
6) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)增氣機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)化、智能化控制，同時(shí)也應(yīng)具備人為控制功能。
考慮以上所述必備功能，系統(tǒng)采用PC電腦作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，完成水質(zhì)參數(shù)的采集、處理、顯示、存儲(chǔ)、調(diào)控等功能。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過RS485串口與匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，接收水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，并發(fā)送水質(zhì)調(diào)控指令。
九、配置清單
十、技術(shù)參數(shù)
1.管理監(jiān)控服務(wù)器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-X86
CPU：J1900
USB：4個(gè)USB口
IO通道：6DI 2 DO
硬盤：機(jī)械硬盤500G (可選配固態(tài)硬盤120G或240G)
以太網(wǎng)口：1個(gè)10/100/1000M以太網(wǎng)口
電源輸入：AC 220V
功耗：<80W
環(huán)境溫度：-10℃～50℃
環(huán)境濕度：10%～90%RH，無凝露
靜電防護(hù)：接觸放電:±6KV；空氣放電:±8KV
EFT防護(hù)：±2KV
長(zhǎng)×寬×高：440MM × 280MM × 44MM
內(nèi)存：1xSO-DIMM，DDR3 1333MHz Memory，4G(可選配8G)
串口：2個(gè)RS232，6個(gè)RS485串口
2.采集模塊
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-8060
隔離電壓：5000VRMS
輸入阻抗：3KΩ/0.5W
計(jì)數(shù)通道： 8
輸入頻率： 100 Hz
脈沖寬度： 5 ms
觸點(diǎn)容量：（交流）250 V/3 A
觸點(diǎn)容量：（直流）30 V /3 A
接通時(shí)間(典型)：3 ms
斷開時(shí)間(典型)：1 ms
絕緣電阻：1000 MΩ（500VDC）
RS-485通訊接口（2線制）
輸入阻抗：3KΩ/0.5W
電源要求：+9V~+36VDC
功耗：1.9W/24VDC
械特性：ABS塑料外殼，標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌安裝
工作溫度：-10~70℃
存儲(chǔ)溫度：-25~85℃
濕度：5~95%，無結(jié)露
3.pH傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-P06-PH
測(cè)量范圍：0~14PH
精度：±0.1PH
工作溫度：0~60℃
PH信號(hào)輸出：4~20mA
耐壓范圍：0~4bar
響應(yīng)時(shí)間：≤10S
工作電壓：12V
4.氨氮傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-6500-NH4
測(cè)量范圍：0.1~18000ppm
分辨率：0.001ppm
測(cè)量精度：±3%
Temp測(cè)量范圍：0~50℃
分辨率：0,1℃
測(cè)量精度：±0.2℃
耐壓范圍：0~3bar
5.溶氧傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-952-DO
測(cè)量范圍：0~20mg/L
測(cè)量精度：±0.2%FS
溫度測(cè)量范圍：0~60℃
溫度補(bǔ)償：自動(dòng)
輸出信號(hào)：4~20mA
耐壓范圍：0~2bar
6.光照度變送器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-100LUX
直流供電：DC10~30V
波特率：2400/4800/9600
溫度精度：±0.3℃（25℃）
濕度精度：±2%RH（60% 25℃）
光照精度：±7%
溫度量程：-40~80℃
濕度量程：0~100%RH
設(shè)備功率：≤0.5W
7.亞硝酸鹽傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-ADC-3H1
測(cè)量范圍：0.1~1000mg/L
分辨率：0.01mg/L
溫度范圍：0~50℃
測(cè)量精度：±2.5%
輸出方式：RS485接口
電源：9~36V
產(chǎn)品材質(zhì)：PPS材質(zhì)
8.鹽度傳感器
產(chǎn)品型號(hào):KTR-A023-LH
量程范圍：0~20uS/cm
分辨率：0.01
精度：±1.5%F.S
工作溫度：0~65℃
工作壓力：＜0.6Mps
供電：12VDC~24VDC±10%
校準(zhǔn)方式：兩點(diǎn)校準(zhǔn)
功耗：＜0.5W
9.葉綠素傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-P-1
量程范圍：0~1000NTU
分辨率：0.1NTU
精度：＜5%
電源：DC5~12V
電流：＜50mA
數(shù)據(jù)通訊：RS485
深度：水下10米
10.硫化氫傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-H2S-A1
工作電壓：DC12~24V±0.2V
量程范圍：0~300ppm
分辨率：1ppm
測(cè)量誤差：±10%FS（25℃）
響應(yīng)時(shí)間：＜2min
輸出方式：RS485
11.水位傳感器
產(chǎn)品型號(hào)：KTR-H-300
測(cè)量介質(zhì)：-100~260MPa
量程范圍：0~50mH
精度等級(jí)：0.1%FS
工作溫度：-40~85℃
過載能力：200%滿量程
穩(wěn)定性能：±0.1%FS/年
十一、總結(jié)
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